基于CCD星敏感器的动态星图模拟器设计

摘要

动态星图模拟器是星敏感器的地面性能检测设备。它通过在地面上模拟星空，提供可靠的模拟星图，对星敏感器的星图识别算法与姿态解算能力进行测试。星敏感器地面检测试验精度的高低，将会直接影响星敏感器的载体在轨道中的工作精度。论文对动态星图模拟技术进行了深入的研究，设计了动态星图模拟器系统。采用高斯灰度扩散模型模拟恒星在CCD中的成像，并且设计采用高精度的液晶光阀作为模拟星图显示器件，实现了高分辨率、大视场的星图模拟，解决星敏感器的地面测试问题。
　　论文首先论述了动态星图模拟器的总体结构、系统组成以及基本功能。分析了动态星图模拟的理论基础，包括星敏感器和动态星图模拟器的基本工作原理、星图成像原理以及星图模拟方法。阐述了动态星图模拟显示系统的工作任务，结合星敏感器参数以及具体模拟需要实现观测星的搜索、选取、坐标变换以及模拟星图显示等功能，是动态星图模拟器系统的核心部分。分析了利用不同姿态描述方法时，确定模拟视场的方法以及观测星的选取原则。分析了恒星的特征以及星敏感器的拍摄过程，给出星等的模拟方法，并且提出使用更符合实际的恒星成像的高斯灰度扩散模型作为模拟星点的成像模型。
　　设计采用微软公司的Visual C++软件完成动态星图模拟系统软件整体框架和各模块的设计，并且分析了各模块的功能和作用。应用微软公司的Access软件完成了动态星图模拟器工作过程中观测星表的制备，分析了恒星数据的存储方式对星表检索整个模拟星图过程时间的影响。基于系统小型化、动态化的要求，设计采用高分辨率的超小型液晶光阀作为星图显示器件，讨论了显示器件对于模拟星图中单星张角以及星间角距的影响。
　　论文最后分析了动态星图模拟器几项重要技术指标的检验方法，并且对单星张角以及星间角距进行检测。结果表明，模拟器符合系统的设计要求，模拟星图有效可靠，整体设计方法可行。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及研究目的意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 论文主要内容和结构安排

第2章 动态星图模拟器

2.1 天文导航概述

2.2 CCD星敏感器

2.2 动态星图模拟器

2.3 动态星图模拟理论基础

2.4 本章小结

第3章 动态星图模拟方法

3.1 恒星特征

3.2 观测星表的制备

3.3 星等的模拟显示

3.4 观测星的选取方法

3.5 星图显示器件的选择

3.6 光学系统焦距的确定

3.7 本章小结

第4章 动态星图模拟器系统设计

4.1 动态星图模拟器系统的组成与硬件设计

4.2 动态星图模拟器软件设计

4.3 动态星图模拟软件各模块功能

4.4 动态星图模拟软件用户界面设计

4.5 仿真结果

4.6 本章小结

第5章 模拟星图有效性检验方法与结果分析

5.1 动态星图模拟器检测方法研究

5.2 单星张角的检测方法

5.2 星间角距的检测方法

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果

致谢