多星模拟器的设计与研究

论文摘要

本文介绍的小型多星模拟器是在地面上模拟真实星空的一种设备,它为星敏感器提供在无穷远处的星空图像,以便对星敏感器的成像、星图识别、星跟踪等进行功能测试。论文主要根据小型多星模拟器的工程使用实际需要,结合用户星敏感器的技术指标要求,提出了采用高分辨率、小型TFT-LCD液晶光阀器件（LCX023CMT）作为星图显示的核心器件,从工程应用的角度阐明了小型多星模拟器整个系统的研制方法和相关技术。本文详述了整个系统的工作原理及设计工作,对光学系统准直物镜、液晶显示电路及接口电路等关键单元技术进行了重点分析,并对影响精度的各种因素进行了理论分析。在光学设计方面,提出一种结构紧凑的透镜结构实现了用户需求的星模拟器的视场（25°）的要求。同时在权衡各种指标后,对像差指标进行了论证,最终实现对星间角距的误差控制在用户允许的范围内,并且对实现满足视场要求的两种光学结构进行了比较和验证。在电路设计上,按照任务要求,能够实现将计算机输出的视频信号直接输出在液晶光阀上;能够在上位机（模拟星图生成计算机）实现对液晶光阀显示亮度、对比度、显示顺序的调整,并能够存储;电路稳定可靠,经测试满足用户实际需要。在机械设计方面,综合考虑用户的要求以及光学、电路设计,实现了投影物镜光轴与液晶光阀显示屏垂直、投影物镜与液晶光阀间距可调,保证液晶光阀显示屏位于物镜镜头焦面上,且投影镜头拆卸快速、方便。液晶光阀、电路板固定可靠,拆卸方便,便于维修。整个模拟器的体积小,重量轻,固定到星敏感器上不会对星敏感器产生不良影响。整个模拟器固定到星敏感器端面上,安装后结合紧密,无漏光,有一定的抗冲击、振动能力,接口可靠,满足了用户需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 星模拟器概述
• 1.2.1 引言
• 1.2.2 星模拟器概述
• 1.3 国内外现状和发展趋势
• 1.3.1 国外研究现状和分析
• 1.3.2 国内研究现状和分析
• 1.4 本课题主要研究内容
• 第2章 多星模拟器系统组成及功能分析
• 2.1 小型多星模拟器的主要技术指标
• 2.1.1 星模拟器总体技术指标
• 2.1.2 接口要求
• 2.2 小型多星模拟器系统组成
• 2.2.1 星敏感器对星模拟器的技术要求
• 2.2.2 星模拟器系统组成原理框图
• 2.3 星模拟器主要功能原理分析
• 2.3.1 星尺寸的模拟
• 2.3.2 星等的模拟
• 2.3.3 星间距的模拟
• 2.3.4 星谱段的模拟
• 2.3.5 星数量的模拟
• 2.4 本章小结
• 第3章 小型多星模拟器光学系统设计
• 3.1 小型多星模拟器光学系统的特点
• 3.2 液晶光阀的选取
• 3.3 星模拟器光学系统技术参数的确定
• 3.3.1 投影物镜的光学参数确定
• 3.3.2 投影物镜的像质要求
• 3.4 小型星模拟器光学系统结构的设计
• 3.4.1 直接选购法
• 3.4.2 光学设计指标
• 3.4.3 光学设计中选型优化
• 3.4.4 光学设计结果
• 3.5 照度分析
• 3.5.1 选购镜头的照度分析
• 3.5.2 光学设计的照度分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 星模拟器电控系统设计
• 4.1 星图动态显示系统的工作原理及系统组成
• 4.1.1 星图动态显示系统的工作原理
• 4.2 显示器件的主要参数指标
• 4.3 显示器件对星光的模拟、星等分等的设计
• 4.4 星图显示电路及接口电路的设计
• 4.4.1 电源设计
• 4.4.2 液晶光阀电路设计
• 4.4.3 匹配隔离电路
• 4.4.4 视频预处理
• 4.4.5 同步提取
• 4.4.6 液晶驱动时钟生成
• 4.4.7 视频驱动
• 4.4.8 上位机控制
• 4.5 本章小结
• 第5章 星模拟器机械结构设计
• 5.1 外形设计
• 5.2 镜头和箱体的连接
• 5.3 箱体的设计
• 5.4 电路板的固定
• 5.5 星模拟器与星敏感器的连接固定
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢