基于信標光檢測的傾斜校正系統技術方案

本發明專利技術公開了一種基于信標光檢測的傾斜校正系統，用于消除望遠鏡的跟蹤誤差，提高圖像穩定精度，具體涉及到望遠鏡、快速傾斜鏡、信標光源、CCD圖像傳感器、PSD、分光鏡。從望遠鏡鏡筒上引入信標光源，通過望遠鏡中庫德光路，信標光經過反射、投射到PSD傳感器。將CCD圖像傳感器提供的觀測目標的位置信息作為快速傾斜鏡閉環輸入，PSD傳感器提供信標光的位置信息作為前饋控制量，引入到快速傾斜鏡中，這樣就實現了該校正系統。本發明專利技術工程實現容易，具有很好的實用性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及望遠鏡控制領域，具體的涉及一種信標光檢測的傾斜校正系統，主要用于消除跟蹤望遠鏡跟蹤誤差，提高圖像穩定精度。
技術介紹
望遠鏡通常采用了基于快速傾斜校正的復合軸控制系統，進一步消除望遠鏡跟蹤誤差，提高圖像的觀測清晰度。影響傾斜校正系統性能最主要的原因是CCD探測系統的幀頻低，使得傾斜校正的控制帶寬不夠，無法消除較高頻率的擾動(比如風力矩、軸系晃動等)。采用高幀頻的CCD探測系統盡管增加了控制帶寬，但是降低了圖像探測、識別能力；其次，為了使傾斜校正系統穩定可靠工作，一般會采用多個CCD探測系統放置在同一光路中，這會使得校正系統復雜。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題為克服現有技術的不足，提出一種基于信標光檢測的傾斜鏡校正系統。本專利技術基于信標光檢測的傾斜校正系統解決上述技術問題的技術方案為所述傾斜校正系統包含了信標光源、PSD傳感器、(XD圖像傳感器、分光鏡、傾斜鏡、望遠鏡庫德光路以及傾斜校正及控制單元，其中分光鏡、傾斜鏡的反射面相對且相互平行放置；PSD傳感器位于分光鏡之后；(XD圖像傳感器放置在傾斜鏡之后；信標光源安裝在望遠鏡庫德光路中的望遠鏡鏡筒上，信標光源隨著望遠鏡庫德光路中的望遠鏡轉動；信標光源發出信標光經過望遠鏡庫德光路后，透過分光鏡，到達PSD傳感器；目標光經過望遠鏡庫德光路后，由分光鏡、傾斜鏡，反射到達CXD圖像傳感器；傾斜校正及控制單元包含了位置控制器和前饋控制器，利用CXD圖像傳感器提供的觀測目標的位置信息作為位置控制器的控制信息，并且將PSD傳感器提供信標光的位置信息作為前饋控制器的控制信息；位置控制器的輸出與前饋控制器的輸出之和送至到傾斜鏡，就實現對傾斜鏡閉環實時校正。優選實施例PSD傳感器是CXD圖像傳感器，或者是四象限傳感器。優選實施例信標光源的發出的信標光不經過傾斜鏡，因此傾斜鏡的運動不會影響PSD傳感器對信標光的探測。優選實施例對傾斜鏡進行控制，其中跟蹤輸入信號作為CXD圖像傳感器的輸入，生成位置偏差信號，并作為位置控制器的輸入；跟蹤輸入信號經過PSD傳感器，生成信標光的位置信息，并作為前饋控制器的輸A ；加法器用于對前饋控制器和位置控制器輸出的目標的位置信息求和，得到控制信號；利用得到的控制信號實現對傾斜鏡閉環實時校正。本專利技術相對于現有技術的優點有采用基于信標光檢測的傾斜校正方法，實現對望遠鏡的風力矩、軸系晃動的消除，提聞了探測精度和成像質量。本專利技術解決了現有技術采用高幀頻的CCD圖像傳感器增加了控制帶寬，但是降低了圖像探測、識別能力；其次，為了使傾斜校正系統穩定可靠工作采用多個CCD探測系統放置在同一光路中，使得校正系統復雜的問題。本專利技術簡單，穩定可靠，工程實現容易。附圖說明圖1為本專利技術光路示意圖；圖2為傾斜校正及控制單元結構圖；部件標號說明主鏡P、次鏡M、第一中繼鏡Ml、第二中繼鏡M2、第三中繼鏡M3、 分光鏡M4、PSD傳感器、 傾斜鏡M5.跟蹤信號輸入R、跟蹤信號 輸出Y。具體實施例方式以下結合附圖和具體實施方式說明本專利技術，本領域的技術人員可根據本說明書揭示的內容了解本專利技術的功效及優點。如圖1所示，傾斜校正系統包含了所述傾斜校正系統包含了信標光源L、目標光12、PSD傳感器、CCD圖像傳感器、分光鏡M4、傾斜鏡M5、望遠鏡庫德光路以及傾斜校正及控制單元，其中分光鏡M4、傾斜鏡M5的反射面相對且相互平行放置；PSD傳感器位于分光鏡M4之后；CCD圖像傳感器放置在傾斜鏡M5之后；信標光源L安裝在望遠鏡庫德光路中的望遠鏡M鏡筒上，信標光源L隨著望遠鏡庫德光路中的望遠鏡M轉動；信標光源L發出信標光11經過望遠鏡庫德光路后，透過分光鏡M4，到達PSD傳感器；目標光12經過望遠鏡庫德光路后，由分光鏡M、傾斜鏡M5，反射到達CCD圖像傳感器；傾斜校正及控制單元包含了位置控制器和前饋控制器，利用CXD圖像傳感器提供的觀測目標的位置信息作為位置控制器的控制信息，并且將PSD傳感器提供信標光的位置信息作為前饋控制器的控制信息；位置控制器的輸出與前饋控制器的輸出之和送至到傾斜鏡，就實現對傾斜鏡閉環實時校正。實施例1 :望遠鏡庫德光路包括主鏡P、次鏡M、第一中繼鏡Ml、第二中繼鏡M2、第三中繼鏡M3，其中，分光鏡M4、傾斜鏡M5的反射面相對且相互平行放置；PSD傳感器位于分光鏡M4之后；(XD圖像傳感器放置在傾斜鏡M5之后；信標光源L安裝在望遠鏡的鏡筒上，信標光源L隨著望遠鏡鏡筒轉動；信標光源L發出信標光11經過望遠鏡庫德光路中主鏡P、次鏡M、中繼鏡M1、M2以及透過分光鏡M3后，透過分光鏡M4，到達PSD傳感器；目標光12路經過望遠鏡庫德光路后中主鏡P、次鏡M、中繼鏡M1、M2以及透過分光鏡M3、由分光鏡M4、傾斜鏡M5，反射到達CXD圖像傳感器。進一步的，信標光源L固定在望遠鏡鏡筒上，隨著望遠鏡鏡筒一起轉動。信標光11通過望遠鏡庫德光路經過分光鏡M4直接進入到PSD傳感器，傾斜鏡M5、(XD圖像傳感器依次放在分光鏡M4后續光路中。信標光不經過傾斜鏡M5，因此傾斜鏡M5的運動不會影響PSD傳感器對信標光的探測。進一步的，前饋控制器是前饋控制信號首先經過低通濾波器，然后乘以一個常數實現的。信標光源L固定在望遠鏡的鏡筒上，信標光源L隨著望遠鏡的鏡筒一起轉動。對傾斜鏡進行控制，其中跟蹤輸入信號R作為CXD圖像傳感器的輸入，生成位置偏差信號，并作為位置控制器C(S)的輸入；跟蹤輸入信號R經過PSD傳感器，生成信標光11的位置信息，并作為前饋控制器的傳遞函數Gff(S)的輸入；加法器用于對前饋控制器的傳遞函數Gff(S)和位置控制器的傳遞函數C(S)輸出的目標的位置信息求和，得到控制信號；利用得到的控制信號實現對傾斜鏡M5閉環實時校正。主鏡P與次鏡M的反射面相對放置，第一中繼鏡Ml位于主鏡P和次鏡M之間，且第一中繼鏡Ml與次鏡M的反射面相對放置,主鏡P接收信標光源L發出的信標光11。第二中繼鏡M2與第一中繼鏡Ml的反射面相對且相互平行放置，分光鏡M4和第三中繼鏡M3反射面分別與入射光束呈45角度放置。傾斜鏡M5與分光鏡M4反射面相對且相互平行放置。PSD傳感器接收端位于分光鏡M4透射面后，接收信標光11轉換成信標光的位置信息作為前饋控制信號；分光鏡M4與傾斜鏡M5反射面相對且相互平行放置，CXD圖像傳感器的靶面位于傾斜鏡M5的反射面上，CCD圖像傳感器接收并將目標信號12轉換成觀測目標的位置信息作為位置控制信號；圖2是圖1所描述的傾斜校正系統的控制結構圖，它包含了位置閉環以及前饋，具體的實現為(XD圖像傳感器提供的觀測目標R的位置信息作為位置控制器的輸入，PSD傳感器提供信標光的位置信息作為前饋控制器的輸入；加法器對位置控制器的輸出與前饋控制器的輸出相加并產生控制器，送至到傾斜鏡M5，實現對傾斜鏡M5閉環實時校正?，F在的問題就是如何設計位置控制器的傳遞函數C(S)，以及前饋控制器的傳遞函數Gff(S)，具體如下反饋回路的設計已經是非常成熟的方法。位置控制器C(S)的傳遞函數可以采用比率+積分(PI)類型的位置控制器，而前饋控制器的傳遞函數Gff(S)為一比例常數。值得注意的是對擾動前饋信號必須經過低通濾波處理后，乘一個常數Ktl引入到位置反饋的輸入點。傾斜鏡M5的傳遞函數本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于信標光檢測的傾斜校正系統，其特征在于：所述傾斜校正系統包含了信標光源、PSD傳感器、CCD圖像傳感器、分光鏡、傾斜鏡、望遠鏡庫德光路以及傾斜校正及控制單元，其中分光鏡、傾斜鏡的反射面相對且相互平行放置；PSD傳感器位于分光鏡之后；CCD圖像傳感器放置在傾斜鏡之后；信標光源安裝在望遠鏡庫德光路中的望遠鏡鏡筒上，信標光源隨著望遠鏡庫德光路中的望遠鏡轉動；信標光源發出信標光經過望遠鏡庫德光路后，透過分光鏡，到達PSD傳感器；目標光經過望遠鏡庫德光路后，由分光鏡、傾斜鏡，反射到達CCD圖像傳感器；傾斜校正及控制單元包含了位置控制器和前饋控制器，利用CCD圖像傳感器提供的觀測目標的位置信息作為位置控制器的控制信息，并且將PSD傳感器提供信標光的位置信息作為前饋控制器的控制信息；位置控制器的輸出與前饋控制器的輸出之和送至到傾斜鏡，就實現對傾斜鏡閉環實時校正。

【技術特征摘要】
1.基于信標光檢測的傾斜校正系統，其特征在于所述傾斜校正系統包含了信標光源、PSD傳感器、CCD圖像傳感器、分光鏡、傾斜鏡、望遠鏡庫德光路以及傾斜校正及控制單元，其中 分光鏡、傾斜鏡的反射面相對且相互平行放置；PSD傳感器位于分光鏡之后；(XD圖像傳感器放置在傾斜鏡之后；信標光源安裝在望遠鏡庫德光路中的望遠鏡鏡筒上，信標光源隨著望遠鏡庫德光路中的望遠鏡轉動；信標光源發出信標光經過望遠鏡庫德光路后，透過分光鏡，到達PSD傳感器；目標光經過望遠鏡庫德光路后，由分光鏡、傾斜鏡，反射到達CXD圖像傳感器； 傾斜校正及控制單元包含了位置控制器和前饋控制器，利用CXD圖像傳感器提供的觀測目標的位置信息作為位置控制器的控制信息，并且將PSD傳感器提供信標光的位置信息作為前饋控制器的控...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐濤，鐘代軍，劉儒貞，包啟亮，任戈，
申請(專利權)人：中國科學院光電技術研究所，
類型：發明
國別省市：