旋轉(zhuǎn)雙棱鏡是一種用以改變光束傳播方向、調(diào)整光束指向以及改變成像視軸的光束偏折系統(tǒng)。其主要原理是通過棱鏡系統(tǒng)的兩個共軸棱鏡——棱鏡1和棱鏡2獨(dú)立且自由的前后旋轉(zhuǎn),以達(dá)到光束傳播方向改變的目的。旋轉(zhuǎn)雙棱鏡與傳統(tǒng)的光束指向系統(tǒng),如快反鏡和萬向架等,相比較有明顯的優(yōu)勢。旋轉(zhuǎn)雙棱鏡結(jié)構(gòu)緊湊,動態(tài)性能好,能夠兼顧大掃描范圍、高指向精度和高響應(yīng)頻率,對傳統(tǒng)的光束指向系統(tǒng),尤其是萬向架有較強(qiáng)的替代可能,發(fā)展前景廣闊,是目前光束控制研究領(lǐng)域的熱門方向。旋轉(zhuǎn)雙棱鏡系統(tǒng)在光束控制方面的研究重點(diǎn)之一是旋轉(zhuǎn)雙棱鏡的閉環(huán)控制。其主要內(nèi)容是由棱鏡系統(tǒng)捕捉到要被閉環(huán)的目標(biāo),然后通過解算棱鏡系統(tǒng)的兩個棱鏡的旋轉(zhuǎn)位置,并且通過設(shè)計和優(yōu)化算法來控制兩個電機(jī)的旋轉(zhuǎn),使兩棱鏡旋轉(zhuǎn)到已經(jīng)解算出的棱鏡的目標(biāo)位置,從而使目標(biāo)成像始終位于探測器視場中心附近。其在目標(biāo)的跟蹤、目標(biāo)的瞄準(zhǔn)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。但在這方面的應(yīng)用,其與快反鏡和萬向架等傳統(tǒng)的光束指向系統(tǒng)相比,也有較為明顯的劣勢。傳統(tǒng)的光束指向系統(tǒng)閉環(huán)控制更為直觀（如傳統(tǒng)的萬向架在閉環(huán)跟蹤的應(yīng)用中,其方位角和俯仰角容易解耦,快反鏡在閉環(huán)跟蹤過程中的X和Y方向是自然解耦的）,而旋轉(zhuǎn)... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所)四川省

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

萬向轉(zhuǎn)架結(jié)構(gòu)示意圖

基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的旋轉(zhuǎn)雙棱鏡控制技術(shù)研究2圖1.1萬向轉(zhuǎn)架結(jié)構(gòu)示意圖Figure1.1Gimbalstructurediagram圖1.2快速反射鏡結(jié)構(gòu)實(shí)物圖Figure1.2FSMstructurephysicalfigure目前，隨著技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用要求越來越高，對光束指向技術(shù)和指向精度也同時越來越高。如機(jī)載激光通信系統(tǒng)中，需要建立長幾百公里的通信鏈路，要求機(jī)載系統(tǒng)在捕獲、瞄準(zhǔn)、跟蹤等系統(tǒng)對光束控制誤差要低于20rad；對動態(tài)目標(biāo)的跟蹤上，為了實(shí)現(xiàn)高精度跟蹤，系統(tǒng)對跟蹤精度的要求在角秒級，并且同時需要具有較大的跟蹤范圍。所以，對光束控制技術(shù)本身的研究以及對相關(guān)的光束控制設(shè)備的研究是提高光束指向控制技術(shù)和精度的必經(jīng)之路[17][18]。旋轉(zhuǎn)雙棱鏡（RisleyPrism）光束指向控制系統(tǒng)（以下簡稱“旋轉(zhuǎn)雙棱鏡系統(tǒng)”）如圖1.3和圖1.4所示。旋轉(zhuǎn)雙棱鏡系統(tǒng)是通過該系統(tǒng)內(nèi)的兩塊共軸且相鄰的棱鏡（可看作頂角很小的光楔）——棱鏡1和棱鏡2獨(dú)立且自由的前后旋轉(zhuǎn)來改變

第1章引言3光束的傳播方向，在一定范圍內(nèi)達(dá)到光束的偏轉(zhuǎn)的目的[11][19][20]。它的優(yōu)勢主要有：結(jié)構(gòu)小巧緊密、轉(zhuǎn)動慣量低、響應(yīng)迅速、動態(tài)性能好、指向精度高，且造價低。旋轉(zhuǎn)雙棱鏡系統(tǒng)能夠通過較快的棱鏡組的運(yùn)動模式，在短時間內(nèi)使得光束按照既定軌跡覆蓋某一指定區(qū)域，因此，對于前文所述的傳統(tǒng)的光束指向系統(tǒng)，特別是體積大、質(zhì)量大的萬向轉(zhuǎn)架結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)雙棱鏡優(yōu)勢顯著，存在替代空間。故旋轉(zhuǎn)雙棱鏡系統(tǒng)是近些年來光束指向控制技術(shù)研究領(lǐng)域的熱門研究對象之一[21]。圖1.3旋轉(zhuǎn)雙棱鏡系統(tǒng)實(shí)物圖Figure1.3AphysicalviewoftheRisleyPrismbeampointingcontrolsystem圖1.4旋轉(zhuǎn)雙棱鏡工作原理示意圖Figure1.4SchematicdiagramofworkingprincipleofRisleyPrism

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的雙臂機(jī)器人物體抓取[D]. 劉錢源.山東大學(xué) 2019
[2]基于Risley棱鏡的陣列光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)研究[D]. 陳豐.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所) 2018
[3]消色差旋轉(zhuǎn)雙棱鏡光束指向控制技術(shù)[D]. 周書芃.中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所) 2016
[4]基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)算法與應(yīng)用研究[D]. 陳先昌.浙江工商大學(xué) 2014



本文編號：3104831