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干涉星敏感器测角精度影响因素的研究

阮宇翔 董磊

阮宇翔, 董磊. 干涉星敏感器测角精度影响因素的研究[J]. 中国光学(中英文), 2023, 16(6): 1433-1441. doi: 10.37188/CO.2022-0232
引用本文: 阮宇翔, 董磊. 干涉星敏感器测角精度影响因素的研究[J]. 中国光学(中英文), 2023, 16(6): 1433-1441. doi: 10.37188/CO.2022-0232
RUAN Yu-xiang, DONG Lei. Influencing factors of angle measurement accuracy of an interferometer star tracker[J]. Chinese Optics, 2023, 16(6): 1433-1441. doi: 10.37188/CO.2022-0232
Citation: RUAN Yu-xiang, DONG Lei. Influencing factors of angle measurement accuracy of an interferometer star tracker[J]. Chinese Optics, 2023, 16(6): 1433-1441. doi: 10.37188/CO.2022-0232

干涉星敏感器测角精度影响因素的研究

基金项目: 国家自然科学基金(No. 11703024)
详细信息
    作者简介:

    阮宇翔(1997—),男,安徽合肥人,硕士研究生,2020 年于安庆师范大学获得学士学位,主要从事光学干涉成像与探测的研究。E-mail:2937158315@qq.com

    董 磊(1982—),男,山东金乡人,博士,副研究员,2004 年、 2007 年于山东大学分别获得学士和硕士学位,2019 年于中国科学院大学获得博士学位,主要从事光学干涉探测和成像新技术以及合成孔径成像方面的研究。E-mail:nodepression@126.com

  • 中图分类号: O439

Influencing factors of angle measurement accuracy of an interferometer star tracker

Funds: Supported by National Natural Science Foundation of China (No. 11703024)
More Information
  • 摘要:

    为了提高传统星敏感器的姿态测量精度,可将干涉测角技术与传统星敏感器相结合,即在传统星敏感器质心定位技术的基础上,利用星像点的光强信息进一步进行细分,从而突破了质心定位的精度限制,形成具有大视场高精度的干涉星敏感器。本文对制约干涉星敏感器测角精度的因素进行深入研究,重点研究干涉条纹的分割误差对测角精度的影响机理。通过研究分析,得出以下结论:光锲阵列不等分误差不是影响干涉星敏感器测角精度的主要因素;莫尔条纹周期与光楔阵列整体通光尺寸不匹配误差小于1%时,可保证单因素测角误差小于0.01";对于莫尔条纹取向与光楔阵列排布方向不正交误差,条纹旋转角度应当小于0.1°,可保证单因素测角误差小于0.01"。所以,应在实际加工与装调过程中抑制上述两个主要误差,从而使干涉星敏感器的实际测角精度接近高精度理论值。

     

  • 图 1  干涉星敏感器系统的基本结构

    Figure 1.  The basic structure of the interferometer start tacker system

    图 2  单颗星在探测器平面上的光斑强度分布

    Figure 2.  The spot intensity distribution of a single star on the plane of the detector

    图 3  实验测量误差随转台角度的变化

    Figure 3.  Experimental measurement error varying with turnable angle

    图 4  一个周期正弦函数的区间分割

    Figure 4.  Interval segmentation of the sine function in one period

    图 5  一个周期正弦函数的分割方式

    Figure 5.  The segmentation type of the sine function in one period

    图 6  水平条纹的光强分布

    Figure 6.  The light intensity distribution of the horizontal fringe

    图 7  倾斜条纹的光强分布

    Figure 7.  The light intensity distribution of the oblique fringe

    图 8  水平条纹和倾斜条纹在不同位置竖直切面内的光强分布

    Figure 8.  The light intensity distributions of the horizontal and oblique fringes in the vertical section at different positions

    图 9  光楔阵列不等分误差

    Figure 9.  Optical wedge array unequal division error

    图 10  欠分割与过分割误差

    Figure 10.  Under segmentation and over segmentation errors

    图 11  莫尔条纹取向与光楔阵列排布方向不正交误差

    Figure 11.  Nonorthogonal error between the orientation of the Moire fringe and the orientation of the optical wedge array

    图 12  莫尔条纹取向与光楔阵列排布方向不正交误差(细分)

    Figure 12.  Nonorthogonal error between the orientation of the Moire fringe and the orientation of the optical wedge array (subdivision)

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-14
  • 修回日期:  2022-12-12
  • 网络出版日期:  2023-04-13

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