留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

光学像差对星点质心定位误差的影响分析

谭迪 张新 伍雁雄 刘涛

谭迪, 张新, 伍雁雄, 刘涛. 光学像差对星点质心定位误差的影响分析[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(2): 217004-0217004(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0217004
引用本文: 谭迪, 张新, 伍雁雄, 刘涛. 光学像差对星点质心定位误差的影响分析[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(2): 217004-0217004(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0217004
Tan Di, Zhang Xin, Wu Yanxiong, Liu Tao. Analysis of effect of optical aberration on star centroid location error[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(2): 217004-0217004(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0217004
Citation: Tan Di, Zhang Xin, Wu Yanxiong, Liu Tao. Analysis of effect of optical aberration on star centroid location error[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(2): 217004-0217004(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0217004

光学像差对星点质心定位误差的影响分析

doi: 10.3788/IRLA201746.0217004
基金项目: 

国家自然科学基金(61505201);吉林省科技发展计划青年科研基金(20160520175JH)

详细信息
    作者简介:

    谭迪(1991-),女,硕士生,主要从事星敏感器光学系统设计等方面的研究。Email:learner_tan@sina.com

  • 中图分类号: V249.32

Analysis of effect of optical aberration on star centroid location error

  • 摘要: 星点质心定位精度直接决定了星敏感器姿态测量精度的极限,其误差源之一是弥散斑模型的选取。星敏感器光学系统像差无法完全消除,必然影响弥散斑分布,研究光学像差对星点质心定位误差的影响对工程应用具有重要意义。文中以Gauss弥散斑模型为比较,研究了离焦等4种光学像差对星点质心定位的影响机理和分布规律,结合质心定位的物理过程推得光学像差影响下的误差解析式,并实现数值仿真,结果表明:光学像差形成不同的弥散斑模型,导致不同的星点质心定位误差分布;星点弥散斑边缘能量减弱趋势对质心定位误差影响较大,若控制光学像差使相应弥散斑边缘能量呈缓慢趋势减弱,则有利于定位误差的减小。光学像差影响下的星点质心定位误差分析对相应的误差补偿具有指导意义,提出的各光学像差的控制意见有利于指导星敏感器光学系统设计。
  • [1] Ju G, Junkins J L. Overview of star tracker technology and its trends in research and development[J]. Advances in the Astronautical Sciences, 2003, 115:461-477.
    [2] Zhang Xinyu, Hao Yuncai. Analysis of the star image energy distribution mathematical model and its effect on the accuracy for a star tracker[J]. Aerospace Control and Application, 2013, 39(3):14-18. (In Chinese)
    [3] Alexander B F, Ng K W. Elimination of systematic error in subpixel accuracy centroid estimation[J]. Optical Engineering, 1991, 30(9):1320-1331.
    [4] Jia H, Yang J K, Li X J, et al. Systematic error analysis and compensation for high accuracy star centroid estimation of star tracker[J]. Science China Technological Sciences, 2010, 53(53):3145-3152.
    [5] Wei Xinguo, Xu Jia, Zhang Guangjun. S-curve error compensation of centroiding location for star sensor[J]. Optics and Precision Engineering, 2013, 21(4):849-857. (in Chinese)
    [6] Giancarlo Rufoino, Domenico Accardo. Enhancement of the centroiding algorithm for star tracker measure refinement[J]. Acta Astronautica, 2003, 53:135-147.
    [7] Jiang Liang, Zhang Yu, Zhang Liguo, et al. Effect of point spread functions on star centroid error analysis[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(11):3437-3445. (in Chinese)
    [8] Chen Y L, Liu X Y, An W P. An improved weighted centroid location algorithm[J]. Lecture Notes in Electrical Engineering, 2014, 270:135-140.
    [9] Stirbl R C, Pain B. CMOS active pixel sensor specific performance effects on star tracker/imager position accuracy[C]//Proceedings of SPIE, 2001, 4284:43-53.
    [10] Liao Yufu, Zhong Jianyong. A new method used for star distillation of near-infrared star image of star tracker[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(5):1667-1671. (in Chinese)
    [11] Wang Fan, Chang Jun, Hao Yuncai, et al. Mathematical model research of star image energy distribution of star tracker[J]. Laser Optoelectronics Progress, 2015, 52(5):051203. (in Chinese)
    [12] Wu Yanxiong. Study on several key technologies for high-accuracy star sensor[D]. Changchun:Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, 2015. (in Chinese)
  • [1] 杜伟峰, 王燕清, 郑循江, 吴永康, 谢廷安.  甚高精度微型星敏感器光学系统设计与验证 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230104-1-20230104-10. doi: 10.3788/IRLA20230104
    [2] 勾万祥, 佟帅, 贾靖玉, 秦梓轩, 孙吉福, 李崇辉.  全天时星敏感器光学响应波段优化设计及试验验证 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230221-1-20230221-11. doi: 10.3788/IRLA20230221
    [3] 张前程, 钟胜, 吕劲松, 李显成.  大视场全天时星敏感器光学系统设计 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220583-1-20220583-9. doi: 10.3788/IRLA20220583
    [4] 任平川, 周琦, 金荷, 宋卿争, 缪鹏飞.  星敏感器动态精度评价方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210571-1-20210571-8. doi: 10.3788/IRLA20210571
    [5] 伍雁雄, 乔健, 王丽萍.  长焦距无热化星敏感器光学系统设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20200061-1-20200061-10. doi: 10.3788/IRLA20200061
    [6] 孟祥月, 王洋, 张磊, 付跃刚, 顾志远.  大相对孔径宽光谱星敏感器光学镜头设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 718005-0718005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0718005
    [7] 张尧, 王宏力, 陆敬辉, 何贻洋, 姜伟.  基于粒子群算法的星敏感器光学误差标定方法 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1017002-1017002(8). doi: 10.3788/IRLA201770.1017002
    [8] 高自谦, 王海涌, 高洪民, 秦天沐, 李晶津.  实现弱星提取及质心定位的帧间窗口移位灰度叠加法 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 226001-0226001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0226001
    [9] 崔祥祥, 王宏力, 陆敬辉, 乔兴, 邓长智, 张勇, 赵爱罡.  适用于小视场星敏感器的导航星表构建方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1249-1253.
    [10] 刘峰, 郭少军, 沈同圣, 马新星.  基于信息熵和最小能量差的星点质心定位 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 158-162.
    [11] 唐君, 李伟, 徐轩彬.  一种星敏感器光学系统标定与引建的新方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1610-1615.
    [12] 李健, 张广军, 魏新国.  多视场星敏感器数学模型与精度分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1223-1228.
    [13] 廖育富, 钟建勇, 陈栋.  基于星点质心运动轨迹模糊星图退化参数估计 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 3162-3167.
    [14] 江帆, 王忠素, 陈立恒, 吴清文, 郭亮.  星敏感器组件的热设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3740-3745.
    [15] 郭彦池, 徐熙平, 乔杨, 米士隆, 杜玉楠.  大视场宽谱段星敏感器光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3969-3972.
    [16] 吴峰, 沈为民, 朱锡芳, 陈宇恒, 许清泉.  通过扩展编程模拟星敏感器光学系统成像方法的研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1561-1567.
    [17] 孙高飞, 张国玉, 高玉军, 王凌云, 苏拾, 付芸, 王向东.  星敏感器地面标定设备的设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2822-2827.
    [18] 任秉文, 金光, 王天聪, 钟兴, 张鹏.  机载全天时星敏感器参数设计及实验 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 1003-1010.
    [19] 刘朝山, 刘光斌, 杨波, 周浩.  弹载星敏感器像移模型及其仿真分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1311-1315.
    [20] 李葆华, 陈希军, 郑循江, 泮宏梁.  星敏感器高动态下自主星跟踪算法 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 190-195.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  526
  • HTML全文浏览量:  87
  • PDF下载量:  116
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-21
  • 修回日期:  2016-07-15
  • 刊出日期:  2017-02-25

光学像差对星点质心定位误差的影响分析

doi: 10.3788/IRLA201746.0217004
    作者简介:

    谭迪(1991-),女,硕士生,主要从事星敏感器光学系统设计等方面的研究。Email:learner_tan@sina.com

基金项目:

国家自然科学基金(61505201);吉林省科技发展计划青年科研基金(20160520175JH)

  • 中图分类号: V249.32

摘要: 星点质心定位精度直接决定了星敏感器姿态测量精度的极限,其误差源之一是弥散斑模型的选取。星敏感器光学系统像差无法完全消除,必然影响弥散斑分布,研究光学像差对星点质心定位误差的影响对工程应用具有重要意义。文中以Gauss弥散斑模型为比较,研究了离焦等4种光学像差对星点质心定位的影响机理和分布规律,结合质心定位的物理过程推得光学像差影响下的误差解析式,并实现数值仿真,结果表明:光学像差形成不同的弥散斑模型,导致不同的星点质心定位误差分布;星点弥散斑边缘能量减弱趋势对质心定位误差影响较大,若控制光学像差使相应弥散斑边缘能量呈缓慢趋势减弱,则有利于定位误差的减小。光学像差影响下的星点质心定位误差分析对相应的误差补偿具有指导意义,提出的各光学像差的控制意见有利于指导星敏感器光学系统设计。

English Abstract

参考文献 (12)

目录

    /

    返回文章
    返回