基于LCOS器件的动态星图模拟与仿真技术研究
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摘要
针对动态星模拟器中星图模拟与显示的需求,论文开展了动态星图模拟与仿真技术研究。在了解动态星模拟器组成与工作原理的基础上和在满足动态星模拟器的主要技术指标的情况下,对动态星模拟器的星图模拟软件系统与硬件接口电路进行了研究与设计。
论文选择LCOS器件作为动态星图模拟器的星图显示器件,并通过对其相应接口电路的设计,实现了星模拟器主计算机与星图显示器件的信号传递。应用Visual C++软件对星表“检索”、坐标转换、星等模拟等关键问题进行研究,软件系统可根据当前航天器姿态信息获得视轴指向,并在动态星模拟器10°×10°视场范围内“检索”星点信息,获得实时的模拟星图,并根据LCOS器件的显示格式,将获得模拟星图转换为相应的格式显示在LCOS器件上。
For the need of dynamic star pattern simulation, the paper launches a software design on star pattern simulation. On the basis of the star simulator's components and main technique data, the paper accomplishes the design on software and hardware of star pattern simulation.
This paper chooses the Liquid Crystal on Silicon (LCOS) as the display device of the star simulator and designs the interface circuit in order to make the singal passed from computer to LCOS. By using Visual C++, the paper studies the searching of the star catalog, converting the coordination, simulating the star magnitude. According to the real-time attitude of satellite to calculate the axis point to the current attitude and search information of the star in the field of 10°x 10°to show the star map on star pattern simulation computer. According to the display format on LCOS, the system can transform the star pattern simulation into the corresponding format and show it on LCOS.
论文选择LCOS器件作为动态星图模拟器的星图显示器件,并通过对其相应接口电路的设计,实现了星模拟器主计算机与星图显示器件的信号传递。应用Visual C++软件对星表“检索”、坐标转换、星等模拟等关键问题进行研究,软件系统可根据当前航天器姿态信息获得视轴指向,并在动态星模拟器10°×10°视场范围内“检索”星点信息,获得实时的模拟星图,并根据LCOS器件的显示格式,将获得模拟星图转换为相应的格式显示在LCOS器件上。
For the need of dynamic star pattern simulation, the paper launches a software design on star pattern simulation. On the basis of the star simulator's components and main technique data, the paper accomplishes the design on software and hardware of star pattern simulation.
This paper chooses the Liquid Crystal on Silicon (LCOS) as the display device of the star simulator and designs the interface circuit in order to make the singal passed from computer to LCOS. By using Visual C++, the paper studies the searching of the star catalog, converting the coordination, simulating the star magnitude. According to the real-time attitude of satellite to calculate the axis point to the current attitude and search information of the star in the field of 10°x 10°to show the star map on star pattern simulation computer. According to the display format on LCOS, the system can transform the star pattern simulation into the corresponding format and show it on LCOS.
引文
[1]武延鹏.HXMT卫星姿态确定与控制系统的设计与实验研究：[博士学位论文].北京：清华大学仪器科学与技术,2004
[2]巩岩,胡宜宁,赵阳.基于数字光处理技术的小型星模拟器设计.光学精密工程.2007,15(11)：1698-1703
[3]李怀锋.基于活动星空模拟器的星敏感器的仿真测试系统.中国自动化学会仿真系统仿真专业委员会中国系统仿真学会仿真计算机与软件专业委员会.2004：691-699
[4]王南华,张陶,赵旭行.小型动态星模拟器设计.航天控制.1996,4：13-20
[5]唐建国,袁家虎,吴钦章.液晶光阀星图模拟设计与实现.光电工程.1999,12(26)：75-78
[6]张文明,林玲,郝永杰等.小型星模拟器中星图动态显示系统的设计.光电工程.2000,27(5)：11～14
[7]索旭华,张新邦.全天球实时恒星模拟器技术.航天控制.2002,1：47-50
[8]张文明.小型星模拟器的研制方法和研制技术：[工程硕士学位论文].四川：电子科技大学,2003
[9]全伟,房建成.高精度星图模拟及有效性验证新方法.光电工程.2005,32(7)：22～26
[10]余张国,孙挺,李磊民等.多星模拟电路系统的设计.电子设计.2007,23(8-2)：300-302
[11]马士宝.动态星模拟器星图仿真技术研究：[硕士学位论文].长春：长春理工大学光电工程学院,2009
[12]林玲,李展,袁家虎等.星模拟器驱动软件的研究.空间科学学报.2002,22：11～16
[13]胡宜宁,巩岩.动态星图显示算法的设计与实现.宇航学报.2008,29(3)：849-853
[14]王兆魁,张育林.面向空间目标监视的星图模拟器设计与实现.系统仿真学报.2006,18(5)：1195～1211
[15]赵明波,刘雨,陶征宇等.一种机载天文导航星图模拟的实现方法.光电子技术.2008,28(3)：184～188
[16]许世文,龙夫年,付苓等.实时星场模拟中的坐标变换.哈尔滨工业大学学报.1998,30(5)：118-120
[17]BurnettL. Gadeberg. The evaluation of two methods of surveying star backounds for space mission simulators. National aeronautics and space administration, JUNE 1965:8～9
[18]Li Chunyan, Li Ke, Zhong Yun.et al. Star pattern recognition method based on netural network.Chinese Science Bulletin.2003,48:1927～1930
[19]Francis C.Wessling III and Mark A.Vander Does. Star field simulator for the Spaceiab instrument pointing system fixed-head star trackers.1994, SPIE.2221:116～127
[20]Dong Y, Xing F and You Z. APS star sensor performance assessment through real-sky observation experiments.2005, SPIE.5638:541-550
[21]房建成,宁晓琳,田玉龙.航天器自主天文导航原理与方法.国防工业出版社,2006
[22]Liebe C C.Star trackers for attitude determination.Aerospace and Electronic Systems Magazine, IEEE.1995,10(6): 10-16
[23]王涛,冯展军,尤太华等.基于星敏感器的飞行器姿态确定方法.导航与控制.2005,4(1)：15-17
[24]陈吉.基于液晶光阀的星模拟器研究：[硕士学位论文].长春：长春理工大学光电工程学院,2008
[25]刘亚平,李娟,张宏.星模拟器的设计与标定.红外与激光工程.2006,35：331-334
[26]欧阳桦.基于CCD星敏感器的星图模拟和导航星提取的方法研究：[硕士学位论文].湖北：华中科技大学模式 识别与智能系统,2005
[27]Jie J. Xiao L. Guangjun Z, et al. Fast star tracking technology in star sensor.2006. SPIE.6358:63580A
[28]张锐.基于CCD星敏感器的星图识别算法的设计与实现：[硕士学位论文].中国人民解放军信息工程大学,2007
[29]代永平,耿卫东,孟志国等.硅基液晶显示器研究进展.液晶与显示.2002,15(5)：363-370
[30]Robert L. Melcher. LCOS microdisplay Technology and Applications. Information Display.2000.16(7):20-23
[31]S.C.Tan. J.Y.Lin. X.W.Sun. Design of a Video Interface Controller for Color Sequential Liquid Crystal on Silicon Microdisplay. ASID Conference.2000
[32]Jeffrey A. Shimizu. Single Panel Reflective LCD Optics. Information Display.2000,12(3):18-21
[33]张英华.头戴显示器驱动和控制电路的研究：[硕士学位论文].重庆：重庆大学,2005
[34]严国荣.硅基液晶显示屏及其应用.家电声像.2002,5：71-75
[35]郝允慧.小型静态星模拟器研究：[硕士学位论文].长春：长春理工大学光电工程学院,2010
[36]James. A Computer-controlled star simulator to test the CCD guiding system for KAO.NASA-TM-110692
[37]Guohui Z, Xiaodong W and Zhihang H. Design and DSP implementation of star image acquisition and star point fast acquiring and tracking.2006, SPIE.6150:61500:1-8
[38]庄显忠.快速区域星图显示与分析：[硕士学位论文].南京：南京航空航天大学理学院,2006
[39]马东兴,王祖林ACCESS在测试软件中做海量数据处理应用.电子测量技术.2004,4：24-25
[40]周建涛,蔡伟,武延鹏.星敏感器用仪器星等的确定.空间控制技术与应用.2009,35(2)：46～50
[41]张钧萍,林涛,周建林等.一种模拟CCD星图的方法.中国空间技术.1999,3：46-50
[42]Jorge de la Calleja. Automated Star/Galaxy Discrimination In Multispectral Wide-Field Images. Institution National de Astrofisica, optical Electronica. Santa Maria Tonantzintla. Puebla. Mexieo
[43]Sean L B. Star calibration of the pallet inertial sensor assembly for the High-Altitude Balloon Experiment.1995, SPIE. 2468:219～230
[44]孙皓等Visual C++范例大全.北京：机械工业出版社,2009
[45]郝胜国,郝志航.星敏感器星象模拟软件的研究.光学精密工程.2000,8(3)：208-212
[46]Xuetao H. Jie J and Guangjun Z. Star sensor image acquisition and preprocessing hardware system based on CMOS image sensor and FGPA.2003, SPIE.5253:207-210
[47]Jian Y, Guang-jun Z, Jie J. et al. Semi-physical simulation test for micro CMOS star sensor.2007, SPIE.6622:66220E
[48]田玉龙,王广君,房建成等.星光模拟的半物理仿真技术.中国航天.2004,4：24-25
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