摘要：设计声光可调谐滤波器(AOTF)成像光谱仪时,ZEMAX等软件缺乏AOTF光学表面,导致光学设计困难,本文根据波矢量匹配原理,在ZEMAX中建立了基于声光衍射效应的AOTF自定义表面模型,实验表明该模型能够实现AOTF的衍射光精确追迹。在此基础上,针对传统方法校正AOTF横向色差时残差较大的问题,提出了基于胶合棱镜的高精度横向色差校正方法,结合AOTF自定义表面,完成了胶合棱镜的玻璃组合和顶角的自动优化。结果表明,文章提出的自定义表面和胶合棱镜色差校正相结合的方法大大方便了AOTF成像光谱仪的设计,能够将横向色差控制到0.000 3°,比以往方法提高了一个量级,有效抑制了光谱图像的漂移。

摘要：为了控制透射式旋转对称光学系统中的偏振效应,提高系统的光学性能,对该系统中的偏振像差进行了分析。在偏振像差理论的基础上,用偏振光线追迹法导出了该系统偏振像差的计算公式。对影响偏振像差的因素进行了分析,提出了透射式旋转对称光学界面产生的偏振像差的影响因子。最后,对一望远物镜进行了偏振像差分析,结果显示,入射角为18.77°时所产生的偏振像差是入射角为7.86°时的5.5倍;镀有膜系Layers2时的偏振像差比镀有MgF2膜时减小了约30%;λ=1.1μm时的偏振像差约为λ=0.55μm时的10倍。分析结果表明,对于具有宽光谱、大入射角、大视场等特点的透射式旋转对称光学系统,要想提高其光学性能,必须控制偏振像差。尽可能减小入射角的大小,将薄膜设计和光学设计结合起来,通过减小偏振分离的方式来降低系统中的偏振效应,是控制光学系统中的偏振像差的有效措施。

摘要：针对现有舵偏角同步动态测量中存在的局限性,设计一套四通道舵偏角同步动态测量系统。在系统标定中,通过计算光条直线的Plcker矩阵求解光平面方程,完成视觉传感器的局部标定。以2个连接在一起的平面靶标为中介,通过两两校准方式实现多视觉传感器的全局校准。在实际测量中,基准视觉传感器拍摄基准装置,建立基准坐标系,其余4个视觉传感器分别测量对应舵面在基准坐标系下的法向矢量,通过连续测量实现四通道舵偏角的同步动态测量。经试验证明,在测量角度±30°范围内,该系统角度测量RMS误差可达±0.05°。

摘要：以光电准直和针孔成像原理为基础,结合虚拟扩展成像面技术,提出了一种新型的大视场二维姿态角测量方案。以针孔光阑和高精度反射镜组构成其光学系统,从菲涅尔-基尔霍夫衍射理论出发,建立了光学系统的成像模型,通过计算机数值仿真,设计了光学系统的模式和最优参数。按照设计参数搭建实际测量系统,对设计方案进行了分析验证。结果表明,光学系统设计合理,可以满足大视场姿态角传感器的设计要求。

摘要：声光可调谐滤波器（AOTF）是一种新型的分光器件，能够从复色光中衍射出带宽很窄的单色光，和传统光谱仪相比，基于AOTF的光谱仪在工作机制和仪器设计上有其自身的特点。通过分析AOTF器件的工作原理、衍射方式和参数指标，搭建了基于AOTF的成像光谱系统，利用标准单色光源进行光谱定标，并进行室外实测实验以验证系统功能。与ASD公司光谱辐射计（FieldSpec Pro FR）的同步测量结果表明：该仪器通过经验线性法获得的550～1000nm植被光谱曲线和光谱辐射计获得的曲线较为一致，能够满足高光谱成像探测的要求。

摘要：介绍了一种基于仿真星图的星敏感器地面功能测试方法。该方法对卫星(飞行器)运动轨道和姿态参数及星敏感器的姿态参数进行仿真计算、模拟生成星敏感器在轨状态下的仿真星图。星敏感器以此仿真星图作为测试信号源,通过对仿真星图的处理,实现对星点定位、星图识别、姿态计算等功能的全面测试。为简化电路设计,该方法选用星敏感器现有接口作为通讯接口。为满足功能测试的实时性需求,采取局部更新的手段来减少星图传输数据量。实验表明,该方法能对星敏感器电子部件的功能进行有效验证,在使用RS232接口、波特率设置为115200bps的情况下,可以实现20Hz数据更新率的测试。该方法实现简单、通用性强且不依赖其他外部设备,可以满足航天环境试验和整星联调阶段的功能测试任务要求。

摘要：基于内嵌处理器软核MicroBlaze的FPGA,设计了一种太阳敏感器信息处理系统。采用MicroBlaze软核实现光斑质心提取和姿态换算,并通过其它逻辑资源实现图像传感器驱动、图像存储和接口通信等模块的时序控制,同时根据MicroBlaze软核的特点,提出了一种基于扫描方式的质心提取算法。结果表明,具有单精度浮点运算能力的MicroBlaze软核能够保证太阳敏感器质心提取和姿态计算的精度;基于扫描方式的质心提取算法流程简单,占用资源少;采用SOPC的太阳敏感器无需DSP或ARM等协处理器,减小了硬件设计复杂性,提高了系统的集成度和性能。

摘要：为了控制反射式旋转对称光学系统中的偏振效应,对该类系统中的偏振像差进行了分析。在偏振像差理论的基础上,通过偏振光线追迹的方法,导出反射式旋转对称光学系统的偏振像差的计算公式,提出了反射界面产生的偏振像差的影响因子,对影响其偏振像差的因素进行了分析。实例分析结果表明,对于具有宽光谱、大入射角、大视场等特点的反射式旋转对称光学系统,要想提高其光学系统的性能,必须控制光学系统的偏振像差。提出尽可能减小入射角的大小,并通过薄膜设计减小偏振分离来降低系统中的偏振效应,是控制反射式旋转对称光学系统中的偏振像差的有效措施。

摘要：针对一种新型的声光波干涉测量技术,对声光栅正弦结构光投射器的三维测量工作原理进行了系统的分析,讨论了影响投射器光学系统结构的因素和影响接收屏上的光照度的因素,并进行了光学系统设计。在优化设计过程中,采用了限制光线最大入射角的方法,达到控制投射系统的球差和保证接收屏上照明均匀的要求。所设计的声光栅正弦光投射器具有很好的成像质量。应用该系统对在500mm处的石膏像上投射干涉条纹,可以得到能量比较均匀、变形量很小的干涉条纹图,利用该条纹图和相关的算法可以对具有复杂几何形状的物体进行有效的三维测量。

摘要：针对基于中红外声光可调谐滤波器(Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF)的光谱成像系统观测运动目标过程存在光谱数据漂移问题,提出了一种基于声光互作用的在线光谱校准方法。根据目标光谱成像位置与驱动频率,构建了逆向光线追迹模型,从而实现了光谱数据的在线校准,满足运动目标探测的实时性要求。该方法能为后续目标检测、识别与跟踪提供稳定且精确的光谱数据立方体。在实验验证方面,利用设计研制的平行光入射的中红外AOTF光谱探测系统,以黑体与中红外滤波片组合作为目标光源,对光谱校准模型开展实验验证。最终实验结果表明,针对位于不同视场处的模拟运动目标,校正后的光谱漂移相对误差均优于4.45%,有利于提升对运动目标光谱探测的应用能力。