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基于菲涅尔双棱镜的在轨小角度测量方法

来颖 沈正祥 王占山 谭天乐 顾玥

来颖, 沈正祥, 王占山, 谭天乐, 顾玥. 基于菲涅尔双棱镜的在轨小角度测量方法[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(3): 317002-0317002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0317002
引用本文: 来颖, 沈正祥, 王占山, 谭天乐, 顾玥. 基于菲涅尔双棱镜的在轨小角度测量方法[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(3): 317002-0317002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0317002
Lai Ying, Shen Zhengxiang, Wang Zhanshan, Tan Tianle, Gu Yue. Measurement method of in-orbit small angle based on Fresnel biprism[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(3): 317002-0317002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0317002
Citation: Lai Ying, Shen Zhengxiang, Wang Zhanshan, Tan Tianle, Gu Yue. Measurement method of in-orbit small angle based on Fresnel biprism[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(3): 317002-0317002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0317002

基于菲涅尔双棱镜的在轨小角度测量方法

doi: 10.3788/IRLA201645.0317002
基金项目: 

国家自然科学基金(11105099,10978002);科技部国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQ04016403);中央高校基本科研业务费专项资金项目(1370219227)

详细信息
    作者简介:

    来颖(1988-),女,硕士生,主要从事光学设计及光学仪器等方面的研究。Email:laiying9827@163.com;沈正祥(1980-),男,副教授,博士生导师,主要从事先进光学制造与检测、X射线光学仪器研制等方面的研究。Email:shenzx@tongji.edu.cn

    来颖(1988-),女,硕士生,主要从事光学设计及光学仪器等方面的研究。Email:laiying9827@163.com;沈正祥(1980-),男,副教授,博士生导师,主要从事先进光学制造与检测、X射线光学仪器研制等方面的研究。Email:shenzx@tongji.edu.cn

    通讯作者: 王占山(1963-),男,教授,博士生导师,主要从事薄膜光学、X射线光学仪器研制等方面的研究。Email:wangzs@tongji.edu.cn
  • 中图分类号: O439

Measurement method of in-orbit small angle based on Fresnel biprism

  • 摘要: 利用菲涅尔双棱镜反射测量三维小角度的方法是一种利用成一定夹角的两面反射镜代替单块平面反射镜的改进型自准直测量方法,通过建立反射光斑位移与反射镜旋转角度的数学关系,求解获得空间三维角度变化。但是在传统菲涅尔双棱镜测角方法的建模中,物体的空间角偏转状态由一个固定顺序的动态转角过程给定,其建模方式求解结果不唯一,且转角表达不直接。针对用于在轨三维小角度测量的菲涅尔双棱镜测角法,提出了一种新的建模方式,构建了初始状态与最终状态的空间角度变化的数学关系,该模型不受转角顺序的影响,其求解结果具有唯一性,且对于三维角度偏转表达更为直接、客观,同时使得菲涅尔双棱镜三维测角法适用于更大的测角范围。最后,通过仿真计算验证了这种建模方式的正确性。
  • [1] Shi Shaofan. Study on high precision attitude control systems of foreign earth-observation satellites[J]. Aerospace Shanghai, 2000(6):49-53. (in Chinese)
    [2] Li Baohua, Liu Guoliang, Liu Rui, et al. Key techniques of star sensors for celestial navigation[J]. Optics and Precision Engineering, 2009, 17(7):1615-1620. (in Chinese)
    [3] Machtovoi I A. High-precision real-time measurement of large angular displacements of structures[J]. Soviet Journal of Optical Technology, 1993, 60(1):73-74.
    [4] Masajada J. Small-angle rotations measurement using optical vortex interferometer[J]. Optics Communications, 2004, 239(4-6):373-381.
    [5] Fan K C, Liao B H, Cheng F. Ultra-precision angle measurement based on michelson interferometry[J]. Journal of the Chinese Society of Mechanical Engineers, 2013, 34(1):39-44.
    [6] Torroba R, Tagliaferri A A. Precision small angle measurements with a digital moire technique[J]. Optics Communications, 1998, 149(4-6):213-216.
    [7] Huang P S, Ni J. Angle measurement based on the internal-reflection effect using elongated critical-angle prisms[J]. Applied Optics, 1996, 35(13):2239-2241.
    [8] Zhou W D, Cai L L. Interferometer for small-angle measurement based on total internal reflection[J]. Applied Optics, 1998, 37(25):5957-5963.
    [9] Bournachev M N, Filatov Y V, Kirianov K E, et al. Precision angle measurement in a diffractional spectrometer by means of a ring laser[J]. Measurement Science Technology, 1998, 9(7):1067-1071.
    [10] Filatov Y V, Loukianov D P, Probst R. Dynamic angle measurement by means of a ring laser[J]. Metrologia, 1997, 34(4):343-351.
    [11] Deng Lixin, Yang Jiankun, Dai Suian, et al. 3-dimensional angular measurement method based on Moire fringe[J]. Optics Optoelectronic Technology, 2010, 8(3):39-41. (in Chinese)
    [12] Zhang Zhijiang, Yu Yingjie. Modeling of three-dimensional small angle measurement system[J]. Acta Metrologica Sinica, 2003, 24(1):21-25. (in Chinese)
    [13] Wang Wenliang. Small angle measurement technology on second order of accuracy and its application in space vehicle[D]. Changsha:National University of Defense Technology, 2010. (in Chinese)
  • [1] 王锐东, 马军, 王成龙, 俞天智.  线性菲涅尔式聚光集热系统研究进展 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210452-1-20210452-19. doi: 10.3788/IRLA20210452
    [2] 李硕丰, 徐文东, 赵成强.  激光三维成像中双光楔扫描参数的确定及优化 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190508-1-20190508-7. doi: 10.3788/IRLA20190508
    [3] 吕磊, 贾钊逸, 吴珂, 栾银森.  基于相移法的多目标运动物体三维重构 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0303011-0303011-5. doi: 10.3788/IRLA202049.0303011
    [4] 孙建波, 潘幸华, 杨良, 陈万春, 赵育善.  滑翔飞行器线性伪谱模型预测控制三维轨迹规划 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20200279-1-20200279-7. doi: 10.3788/IRLA20200279
    [5] 周杰, 杨泽后, 宋帅, 张国娟, 毛一江, 李晓锋, 金凡皓, 冯力天, 陈春利, 周鼎富.  应用于区域三维风场测量的船载激光测风雷达 . 红外与激光工程, 2020, 49(S2): 20200189-20200189. doi: 10.3788/IRLA20200189
    [6] 王新伟, 孙亮, 雷平顺, 范松涛, 董晗, 杨于清, 钟鑫, 陈嘉男, 何军, 周燕.  水下超视距三角形距离能量相关三维成像(特邀) . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 903001-0903001(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0903001
    [7] 张欣婷, 亢磊, 安志勇, 王若帆.  改进型激光三角测头设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1018002-1018002(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1018002
    [8] 吴斌, 许友, 杨峰亭, 钱春强, 蔡蓓.  激光跟踪绝对测长多边法三维坐标测量系统 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 806007-0806007(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0806007
    [9] 孙兴伟, 于欣玉, 董祉序, 杨赫然.  激光三角法高精度测量模型 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 906008-0906008(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0906008
    [10] 王若秋, 张志宇, 薛栋林, 张学军.  用于空间望远镜的大口径高衍射效率薄膜菲涅尔衍射元件 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 920001-0920001(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0920001
    [11] 王成龙, 马军, 范多旺, 鲁小兵.  用于线性菲涅尔式聚光系统的CPC 仿真研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 556-560.
    [12] 闫俊岑, 车英, 耿树彬.  基于新数学模型的自动对准式色散系数测量系统 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2858-2862,2866.
    [13] 刘岚, 张海涛, 陈子阳, 吴逢铁.  贝塞尔高斯光束经菲涅尔波带片产生特殊聚焦光强分布 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1491-1495.
    [14] 王明明, 朱枫, 郝颖明.  测地自旋图院三维物体局部形状描述符 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2709-2714.
    [15] 沈磊, 李顶根, 褚俊, 朱鸿茂.  激光三角法位移测量中数字散斑相关法的研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 288-293.
    [16] 陆卫国, 吴易明, 高立民, 李春艳, 肖茂森.  方波调制消除Wollaston 棱镜非线性系数对空间测角的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2198-2203.
    [17] 范俊叶, 尹博超, 王文生.  双曝光数字全息三维变形测试 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1582-1586.
    [18] 沈华, 张英聪, 朱日宏.  基于光热位移原理的KDP晶体光吸收系数干涉测量方法的数学模型及结构参数优化 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3353-3357.
    [19] 王超, 张涯辉, 何培龙.  利用单站光测图像确定回转体目标三维姿态 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2515-2518.
    [20] 褚俊, 李顶根, 罗锋, 刘明勇.  激光三角法位移测量中光强度的模糊自适应控制 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1458-1462.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-12
  • 修回日期:  2015-08-15
  • 刊出日期:  2016-03-25

基于菲涅尔双棱镜的在轨小角度测量方法

doi: 10.3788/IRLA201645.0317002
    作者简介:

    来颖(1988-),女,硕士生,主要从事光学设计及光学仪器等方面的研究。Email:laiying9827@163.com;沈正祥(1980-),男,副教授,博士生导师,主要从事先进光学制造与检测、X射线光学仪器研制等方面的研究。Email:shenzx@tongji.edu.cn

    来颖(1988-),女,硕士生,主要从事光学设计及光学仪器等方面的研究。Email:laiying9827@163.com;沈正祥(1980-),男,副教授,博士生导师,主要从事先进光学制造与检测、X射线光学仪器研制等方面的研究。Email:shenzx@tongji.edu.cn

    通讯作者: 王占山(1963-),男,教授,博士生导师,主要从事薄膜光学、X射线光学仪器研制等方面的研究。Email:wangzs@tongji.edu.cn
基金项目:

国家自然科学基金(11105099,10978002);科技部国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQ04016403);中央高校基本科研业务费专项资金项目(1370219227)

  • 中图分类号: O439

摘要: 利用菲涅尔双棱镜反射测量三维小角度的方法是一种利用成一定夹角的两面反射镜代替单块平面反射镜的改进型自准直测量方法,通过建立反射光斑位移与反射镜旋转角度的数学关系,求解获得空间三维角度变化。但是在传统菲涅尔双棱镜测角方法的建模中,物体的空间角偏转状态由一个固定顺序的动态转角过程给定,其建模方式求解结果不唯一,且转角表达不直接。针对用于在轨三维小角度测量的菲涅尔双棱镜测角法,提出了一种新的建模方式,构建了初始状态与最终状态的空间角度变化的数学关系,该模型不受转角顺序的影响,其求解结果具有唯一性,且对于三维角度偏转表达更为直接、客观,同时使得菲涅尔双棱镜三维测角法适用于更大的测角范围。最后,通过仿真计算验证了这种建模方式的正确性。

English Abstract

参考文献 (13)

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