快速转向反射镜系统的设计简介

　　快速转向反射镜(FSM)作为在目标和接收器之间控制光束方向的反射镜装置已广泛的应用在天文望远镜、激光通讯、图象稳定、复合轴精密跟踪、瞄准光学系统中。它与大惯量机架结构的主系统共同构成复合轴跟踪系统，主要用于校正主系统的跟踪误差及视轴抖动。由于其结构有谐振频率高、响应速度快、动态滞后误差小等优点，弥补了主系统的不足，而其工作范围小的缺点有由于主系统予以补偿，两者合成可实现大范围的快速高精度跟踪。

　　1捕获跟踪与瞄准系统

　　捕获跟踪瞄准系统组成框图如图l所示。它是以跟踪回路为中心的，跟踪传感器测出目标位置信息，送人跟踪控制器进行回路补偿，再经速度回路由电机驱动机架跟踪目标.在捕获时先由大视场捕获传感器发现目标，将信息送至跟踪回路并转人跟踪，也可以由其他设备或目标理论轨迹引导捕获目标。瞄准则是根据各种传感器测量的数据对跟踪系统机架进行修正控制，也可以直接控制测量轴对准目标。

　　定系统结构涉及到光学系统布局，结构动力学特性等多种因素，是极其重要的。主要应考虑下述几点:

　　1)角度范围

　　监视2二立体角是捕获跟踪瞄准机构的基本要求，但对于两轴框架结构而言有一定限制。

　　2)平衡性

　　不平衡将使跟踪瞄准增加扰动误差，所以希望系统结构在力学性能上达到动平衡。

　　3)刚度，快速性

　　结构刚度(也就是结构谐振频率)及快速性是决定系统频带的基本因素，确定结构时应注意体积小，重量轻，刚度高。

　　4)光轴的稳定性

　　光机结构应尽量确保光轴稳定。

　　5)光能量及光学系统

　　捕获跟踪与瞄准系统接受目标的能量是比较弱的，所以设计光学系统时应考虑效率及其波段。

　　6)其他相关问题

　　高精度跟踪瞄准系统要注意选择稳定性好和强度好的材料，设计的结构应尽量减小摩擦力矩。

　　2转向反射镜

　　尽管跟踪瞄准机架的形式有多种，但从转动特点来看，基本分为两种，一种是转动机架，一种是转向反射镜[1j。

　　转动机架式望远镜，跟踪或瞄准时均需操作整个机架，由于转动组件(含望远镜)惯量大，频带窄，响应慢，故只适合作中等精度或低速目标的跟踪。

　　转向反射镜系统是采用一固定不动的望远镜，其视场较宽，由跟踪器控制反射镜跟踪目标。由于反射镜较轻、响应频率较高，故可作成快速高精度跟踪系统。其缺点是跟踪视场有限。

　　为克服二者的不足，高精度跟踪系统拟采用复合轴系统，如图3所示。