專利名稱：基于變焦成像透鏡組的變視域高精度信號光入射角度探測系統(tǒng)及信號光入射角度探測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種視域可調高精度入射光角度探測系統(tǒng)及探測方法。
背景技術：
在空間光通信系統(tǒng)工作時，瞄準與捕獲過程要求終端入射光角度探測系統(tǒng)具有大 視域的特點，而對入射光角度探測精度要求較低；跟蹤過程要求該系統(tǒng)對入射光角度探測 精度高，而視域要求較小。目前的空間光通信終端入射光角度探測系統(tǒng)視域固定，角度探測 精度固定，不能同時滿足以上兩點要求，只能進行一定程度的折中。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的空間光通信終端入射光角度探測系統(tǒng)視域固定和角度 探測精度固定導致無法兼顧瞄準、捕獲過程中大視域探測及跟蹤過程中高精度探測的問 題，從而提供一種基于變焦成像透鏡組的變視域高精度信號光入射角度探測系統(tǒng)及信號光 入射角度探測方法?；谧兘钩上裢哥R組的變視域高精度信號光入射角度探測系統(tǒng)，它包括望遠物 鏡、目鏡、精瞄鏡、變焦成像透鏡組、CCD探測器和跟瞄控制系統(tǒng)，CCD探測器的探測信號輸出端與跟瞄控制系統(tǒng)的探測信號輸入端連接，跟瞄控制 系統(tǒng)的變焦控制信號輸出端與變焦成像透鏡組的變焦控制信號輸入端連接，跟瞄控制系統(tǒng) 的精瞄控制信號輸出端與精瞄鏡的精瞄控制信號輸入端連接；望遠物鏡將入射信號光聚焦至目鏡，并經(jīng)目鏡透射至精瞄鏡，透射光經(jīng)精瞄鏡反 射至變焦成像透鏡組，反射光經(jīng)變焦成像透鏡組聚焦至CCD探測器的探測面?；谏鲜鱿到y(tǒng)的基于變焦成像透鏡組的變視域高精度信號光入射角度探測方法，跟瞄控制系統(tǒng)調整變焦成像透鏡組的焦距為使探測系統(tǒng)的視域最大，實現(xiàn)對 信號光的瞄準和捕獲；在瞄準和捕獲之后，精瞄控制系統(tǒng)控制精瞄鏡偏轉，使入射光在C⑶探測器的中 心成像，系統(tǒng)進入跟蹤過程跟瞄控制系統(tǒng)調整變焦成像透鏡組的焦距為β · \，使C⑶探 測面位于變焦成像透鏡組焦平面上；實現(xiàn)對入射光的跟蹤；進而獲得信號光的入射角度結 果；所述β為大于1的實數(shù)。信號光的入射角度結果包括信號光在方位方向的入射角度和對信號光在俯仰方 向的入射角度信號光在方位方向的入射角度α為
權利要求
1.基于變焦成像透鏡組的變視域高精度信號光入射角度探測系統(tǒng)，其特征是它包括 望遠物鏡(1)、目鏡O)、精瞄鏡(3)、變焦成像透鏡組(4)、CCD探測器(5)和跟瞄控制系統(tǒng) (6)；CXD探測器( 的探測信號輸出端與跟瞄控制系統(tǒng)(6)的探測信號輸入端連接，跟瞄控 制系統(tǒng)(6)的變焦控制信號輸出端與變焦成像透鏡組的變焦控制信號輸入端連接，跟 瞄控制系統(tǒng)(6)的精瞄控制信號輸出端與精瞄鏡(3)的精瞄控制信號輸入端連接；望遠物鏡(1)將入射信號光聚焦至目鏡O)，并經(jīng)目鏡( 透射至精瞄鏡(3)，透射光 經(jīng)精瞄鏡C3)反射至變焦成像透鏡組G)，反射光經(jīng)變焦成像透鏡組(4)聚焦至CCD探測器 (5)的探測面。
2.基于權利要求1所述的基于變焦成像透鏡組的變視域高精度信號光入射角度探測 系統(tǒng)的信號光入射角度探測方法，其特征是跟瞄控制系統(tǒng)(6)調整變焦成像透鏡組⑷的焦距為f\，使探測系統(tǒng)的視域最大，實現(xiàn) 對信號光的瞄準和捕獲；在瞄準和捕獲之后，精瞄控制系統(tǒng)(6)控制精瞄鏡C3)偏轉，使入射光在CXD探測器 (5)的中心成像，系統(tǒng)進入跟蹤過程跟瞄控制系統(tǒng)(6)調整變焦成像透鏡組(4)的焦距為 β · ，使CXD探測面位于變焦成像透鏡組(4)焦平面上；實現(xiàn)對入射光的跟蹤，進而獲得 信號光的入射角度；β為大于1的實數(shù)。
3.根據(jù)權利要求2所述基于變焦成像透鏡組的變視域高精度信號光入射角度探測方 法，其特征在于信號光的入射角度包括信號光在方位方向的入射角度和對信號光在俯仰方 向的入射角度信號光在方位方向的入射角度α為(Xl-XO)a --F信號光在俯仰方向的入射角度β為 F式中(Χ0，Υ0)是當信號光入射角為0°時CXD探測器(5)上的位置坐標；(XI，Yl)是 當前信號光在CCD探測器( 上的位置坐標；F為系統(tǒng)總焦距。
4.根據(jù)權利要求2所述基于變焦成像透鏡組的變視域高精度信號光入射角度探測方 法，其特征在于CXD探測器( 在瞄準和捕獲過程中的探測視域θ工為式中m是方形CXD探測器的像元行數(shù)，d是方形CXD探測器的像元的邊長，fw是望遠 物鏡⑴的焦距，f。是目鏡⑵的焦距。
5.根據(jù)權利要求2所述基于變焦成像透鏡組的變視域高精度信號光入射角度探測方 法，其特征在于CCD探測器( 在瞄準和捕獲過程中，信號光的入射角度的探測精度Δ O1 為
6.根據(jù)權利要求2所述基于變焦成像透鏡組的變視域高精度信號光入射角度探測方法，其特征在于CCD探測器( 在跟蹤過程中的探測視域θ 2為 fOn =m-d ————— 。 L-fr-β
7.根據(jù)權利要求2所述基于變焦成像透鏡組的變視域高精度信號光入射角度探測方 法，其特征在于CCD探測器( 在跟蹤過程中的信號光的入射角度的探測精度△ 92為=d~^~ 。 L-fr-β
全文摘要
基于變焦成像透鏡組的變視域高精度信號光入射角度探測系統(tǒng)及信號光入射角度探測方法，涉及一種變視域高精度入射光角度探測系統(tǒng)及探測方法。它解決了現(xiàn)有探測系統(tǒng)在瞄準、捕獲、跟蹤過程中視域固定、精度固定的問題，既滿足了系統(tǒng)在瞄準、捕獲過程中大視域的要求，也滿足了系統(tǒng)在跟蹤過程中高探測精度的要求。其系統(tǒng)望遠物鏡將信號光聚焦至目鏡，經(jīng)目鏡透射至精瞄鏡，透射光經(jīng)精瞄鏡反射至變焦成像透鏡組，并經(jīng)變焦成像透鏡組聚焦至CCD探測器的探測面。其方法跟瞄控制系統(tǒng)調整變焦成像透鏡組的焦距為fl，實現(xiàn)對信號光的瞄準和捕獲；調整焦距為β·fl，實現(xiàn)對入射光的跟蹤；從而實現(xiàn)對信號光的入射角度的探測。本發(fā)明適用于對信號光入射角度的探測。
文檔編號G01C1/00GK102095403SQ20101061115
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權日2010年12月29日
發(fā)明者于思源, 俞建杰, 楊玉強, 譚立英, 趙生, 韓琦琦, 馬晶 申請人:哈爾濱工業(yè)大學