长焦距无热化星敏感器光学系统设计

摘要：

光学系统是自主导航星敏感器实现恒星光信号收集以及高精度姿态测量的核心组件.以高精度星敏感器光学系统为研究对象,分析了影响光学系统探测不同色温恒星精度的机理,恒星色温及环境温度变化引起的质心漂移量误差通过后期标定抑制的难度大,需要在光学设计阶段进行控制;建立了光学系统设计波长权重计算模型及分配方法;在性能评价方面,除了常规的能量集中度、畸变以及非对称像差之外,提出采用恒星色温质心漂移量以及温度变化质心漂移量作为精度评价的主要指标.根据应用需求设计了一款基于航天卫星平台的长焦距星敏感器光学系统,焦距为95 mm,相对孔径为F/2.4,视场角为8°×8°,探测光谱范围为450～1000 nm,3×3像元内能量集中度大于85％.基于常规玻璃材料校正了超宽谱段长焦距光学系统的倍率色差,全视场倍率色差不超过0.9μm.精度分析结果表明:2600 ～9800 K范围内不同色温恒星的质心漂移量小于0.36μm;在工作温度0～40℃范围内,焦距变化量小于2.7 μm,温度变化引起的质心漂移量小于0.45μm.

关键词：星敏感器、无热化、光学设计、长焦距、质心漂移量

所属期刊栏目：49

分类号：O439;V448(光学)

资助基金：国家自然科学基金;佛山科学技术学院高建科研项目

在线出版日期：2020-11-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：275-284