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大口径离轴反射式星模拟器光机结构设计
1
作者 石宝领 王永宪 +1 位作者 朱俊清 关英俊 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期964-970,共7页
根据高精度星敏感器地面测试任务中模拟无穷远处目标星体的实际应用需求,针对常规星模拟器体积庞大,装调及校准困难等实际问题,设计了一种大口径、长焦距、可实现自准直功能的离轴反射式星模拟器光机结构,用来模拟无穷远处的恒星所发出... 根据高精度星敏感器地面测试任务中模拟无穷远处目标星体的实际应用需求,针对常规星模拟器体积庞大,装调及校准困难等实际问题,设计了一种大口径、长焦距、可实现自准直功能的离轴反射式星模拟器光机结构,用来模拟无穷远处的恒星所发出的平行光。采用离轴反射式光学设计,避免中心遮拦。采用光管焦面分光方式,通过半透半反式分光镜的反射与透射功能实现光路的传递,压缩了镜筒长度;通过探测器接收分光镜透射的光像可直接辨别光学系统的准直性能,便于装调,且方便后期使用与校准;采用顶丝调节姿态降低了装调难度。实际测试结果表明:光机系统的入瞳口径φ210mm,出瞳距离2100mm,整机的系统波像差(rms)测量值为0030λ,可精确模拟0~7等星,工作波段500~800nm,满足当前对高精度星敏感器的标定技术指标要求,为星模拟器的高效快速研制提供了一种设计方法。 展开更多
关键词 星模拟器 光机结构 离轴反射 自准直
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星模拟器的光学系统设计研究
2
作者 卢晓微 徐熙平 +2 位作者 潘越 张路晴 王振宇 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2024年第4期31-40,共10页
基于数字微镜器件(DMD)的工作原理,设计一种工作在0.4~0.7μm波段的星模拟器的光学系统,用于满足星敏感器的性能测试与评估需求。光学系统包括照明系统、棱镜、DMD和投影物镜。照明方式采用科勒照明保证光线均匀照射,其均匀性达到89%。... 基于数字微镜器件(DMD)的工作原理,设计一种工作在0.4~0.7μm波段的星模拟器的光学系统,用于满足星敏感器的性能测试与评估需求。光学系统包括照明系统、棱镜、DMD和投影物镜。照明方式采用科勒照明保证光线均匀照射,其均匀性达到89%。投影系统焦距为87 mm,半视场角为5.75°,出瞳直径为31 mm,出瞳距离为33 mm。该系统经过优化,在37 lp/mm的空间频率下,MTF大于0.7,接近衍射极限,系统畸变小于1%,显示出良好的成像质量。同时,在保证投影光学系统的偏心、倾斜、厚度等公差参数较宽松的情况下,成品率高。总体上,该系统结构紧凑,性能优越,为星空模拟和测试领域带来了重要的参考。 展开更多
关键词 星模拟器 星敏感器 照明系统 投影系统 像质分析
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大口径长焦距暗弱星模拟器系统设计
3
作者 梁薇 胡杰 +1 位作者 韩鑫萌 刘石 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2024年第5期9-14,共6页
为提高星模拟器口径及焦距,提出以大口径长焦距离轴反射式系统作为星模拟器的准直光学系统。首先,研究星模拟器参数需求及光学系统构型优缺点,确定准直光学系统结构;其次,优化光学系统参数,分析像质情况;最后,测试系统各项实际指标,验... 为提高星模拟器口径及焦距,提出以大口径长焦距离轴反射式系统作为星模拟器的准直光学系统。首先,研究星模拟器参数需求及光学系统构型优缺点,确定准直光学系统结构;其次,优化光学系统参数,分析像质情况;最后,测试系统各项实际指标,验证光学系统可行性。优化结果表明:系统口径为Φ510 mm,焦距为5000 mm,系统波像差≤0.049λ,点列图RMS半径≤2.589μm,各视场MTF接近衍射极限,畸变量≤0.002%,场曲≤0.2 mm,完全满足设计要求。测试实验结果表明:系统波像差0.0616λ,星等模拟范围+7~+12 Mv,星等模拟误差0.08 Mv,实现了对高星等恒星的精确模拟。 展开更多
关键词 星模拟器 准直光学系统 大口径长焦距 离轴反射 光学设计
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小型星模拟器中星图动态显示系统的设计 被引量：30
4
作者 张文明 林玲 +1 位作者 郝永杰 唐敏 《光电工程》 EI CAS CSCD 2000年第5期11-14,共4页
阐述了星图动态显示系统的工作原理和系统要求 ,讨论了 TFT- L CD在星图动态显示系统中的应用方法 ,提出了 TFT- LCD的电路实现方案 ,对星图动态主要软件的设计进行了分析和研究。
关键词 星模拟器 星图 液晶显示系统 软件设计
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星模拟器的设计与标定 被引量：32
5
作者 刘亚平 李娟 张宏 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z1期331-334,共4页
在星跟踪器灵敏度标定检测中,通常要求提供无限远的弱小点光源作为模拟星.设计了一台星模拟器,描述了其结构布局,介绍了工作原理,对采用的关键技术和解决途径进行了分析,比较了两种系统调校方法,并给出了结论.
关键词 星模拟器 星跟踪器 光源标定
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星模拟器多星等模拟方法研究 被引量：8
6
作者 张晓娟 张健 +2 位作者 杨俊杰 张丽娜 张建良 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1150-1155,共6页
根据星模拟器对真实星等模拟的需求,结合星模拟器工作原理,优化设计了一种高成像质量星模拟器光学系统;建立了星等能量计算模型,实现了星等能量的理论计算;提出一种两片线性渐变密度滤光片组合的多星等模拟方案,实现了多星等能量的高精... 根据星模拟器对真实星等模拟的需求,结合星模拟器工作原理,优化设计了一种高成像质量星模拟器光学系统;建立了星等能量计算模型,实现了星等能量的理论计算;提出一种两片线性渐变密度滤光片组合的多星等模拟方案,实现了多星等能量的高精度连续调节;软件仿真结果验证-2~6等星星等模拟误差均小于±10%,满足真实星等的模拟要求,为星模拟器的真实星等模拟提供一种设计思路。 展开更多
关键词 星模拟器 准直光学系统 星等模拟 线性渐变密度滤光片
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基于μLED发光技术的新型星模拟器设计 被引量：5
7
作者 孙向阳 付跃刚 +1 位作者 李杰 段洁 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期81-86,共6页
针对常规星模拟器存在的模拟参数少、精度低和模拟技术难度大等具体问题,将μLED发光技术引入到星模拟器的设计中,提出一种基于μLED发光技术的新型星模拟器研制方法。结合星模拟器准直光学系统设计结果,详细设计了整体机械结构,以确保... 针对常规星模拟器存在的模拟参数少、精度低和模拟技术难度大等具体问题,将μLED发光技术引入到星模拟器的设计中,提出一种基于μLED发光技术的新型星模拟器研制方法。结合星模拟器准直光学系统设计结果,详细设计了整体机械结构,以确保其具有在仿真环境下,最大程度弱化温变、振动等外界因素的特性。重点研究星点位置精度和星点发光亮度的控制技术,并对星点圆度、星点发光均匀度以及星点光谱控制技术进行具体分析。分析与测试结果均表明,所设计的星模拟器具有星间角距精度小于3″,多种5个连续星等模拟,同时满足星点圆度、发光均匀度以及发光光谱的多参数模拟性能。所提出的设计方法也为更高级别的星模拟器研制提供一种可行的技术方案。 展开更多
关键词 星模拟器 光学设计 μLED 星间角距精度 星等
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基于畸变影响的动态星模拟器星点位置修正方法 被引量：7
8
作者 邹阳阳 张国玉 +2 位作者 孙高飞 张健 陈启梦 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期468-473,共6页
介绍了动态星模拟器工作原理及星点位置误差计算方法,提出一种基于星模拟器自身光学系统畸变影响的星点位置修正方法,根据星点位置修正原理,建立修正模型并推导出相应公式.通过对动态星模拟器光学系统进行分析,在畸变曲线基础上利用Mat... 介绍了动态星模拟器工作原理及星点位置误差计算方法,提出一种基于星模拟器自身光学系统畸变影响的星点位置修正方法,根据星点位置修正原理,建立修正模型并推导出相应公式.通过对动态星模拟器光学系统进行分析,在畸变曲线基础上利用Matlab拟合得出光学系统视场与星点位置修正量的关系曲线,通过确定星点位置修正临界视场并选取适当修正范围,根据公式对星点位置进行修正以满足星模拟器的设计指标,利用该修正方法能够有效降低对动态星模拟器光学系统畸变设计的要求,为动态星模拟器误差修正提供有效方法. 展开更多
关键词 动态星模拟器 像差 星点修正 曲线拟合
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高精度高动态星模拟器研究 被引量：8
9
作者 王凌云 王博 +1 位作者 张国玉 孙高飞 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期356-361,共6页
给出了高精度高动态星模拟器系统组成和总体结构,提出一种基于亚像素显示技术提高动态星模拟器星点位置显示精度从而减小星点几何中心与能量中心位置偏差的新方法.针对动态星模拟器高动态性要求,提出一种快速精确检索全天球导航星的新方... 给出了高精度高动态星模拟器系统组成和总体结构,提出一种基于亚像素显示技术提高动态星模拟器星点位置显示精度从而减小星点几何中心与能量中心位置偏差的新方法.针对动态星模拟器高动态性要求,提出一种快速精确检索全天球导航星的新方法,将已知SAO(Smithsonian Astrophysical Observatory)星表进行分区,计算当前姿态四元数并分析航天器视轴所在区域,对于距离视轴较远区域停止搜索和匹配,很大程度上缩小了导航星搜索范围,进而缩短了全天球恒星遍历所需时间.软件测试结果表明,此快速检索法可使全天球导航星的选取速度提高近10倍. 展开更多
关键词 高精度高动态星模拟器 亚像素显示 星表分区 跟踪算法
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大视场LCOS拼接星模拟器标定方法 被引量：4
10
作者 张晓娟 张国玉 +3 位作者 孙高飞 刘石 郑茹 高玉军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期2996-3001,共6页
介绍了一种大视场LCOS拼接星模拟器的标定方法,以及标定系统的组成和原理。为了使星模拟器获得更大的视场宽度,提出将两片LCOS拼接使用。对各种拼接误差进行分析,并给出了标定方法。对系统的焦距测量误差及畸变误差和拼接物像的成像关... 介绍了一种大视场LCOS拼接星模拟器的标定方法,以及标定系统的组成和原理。为了使星模拟器获得更大的视场宽度,提出将两片LCOS拼接使用。对各种拼接误差进行分析,并给出了标定方法。对系统的焦距测量误差及畸变误差和拼接物像的成像关系进行了分析,建立了星间角距数学模型,并通过大量的测量数据,经计算得到最优精度下模型中的各个参数。实验结果表明:经过标定后,星模拟器的星间角距模拟精度得到显著提高,测量误差优于20″。 展开更多
关键词 LCOS 拼接 星模拟器 标定
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甚高精度星模拟器星图显示与控制系统研究 被引量：5
11
作者 孙高飞 张国玉 +2 位作者 王凌云 高玉军 王向东 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期308-312,共5页
为对甚高精度星敏感器进行地面标定和精度测试,提出甚高精度星模拟器的研制,其模拟精度应优于0.5″.在甚高精度星模拟器设计中,对星模拟器的星图显示与控制系统进行了重点研究.根据模拟精度要求,提出利用星点板作为星图显示器件.采用单... 为对甚高精度星敏感器进行地面标定和精度测试,提出甚高精度星模拟器的研制,其模拟精度应优于0.5″.在甚高精度星模拟器设计中,对星模拟器的星图显示与控制系统进行了重点研究.根据模拟精度要求,提出利用星点板作为星图显示器件.采用单点可控矩阵式LED照明系统作为星点板光源,完成小天区静态形式的动态星图模拟.通过设计星图显示控制系统,编写控制软件,实现每个LED的亮灭和灰度值控制,完成了星图变换和星等模拟.实验结果表明,星图显示精度小于0.5″,可以实现动态变换以及星等模拟,以满足对甚高精度星敏感器的地面标定和精度测试要求. 展开更多
关键词 星敏感器 地面标定 星模拟器 星图显示 单点可控
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基于LCOS拼接技术的动态星模拟器设计 被引量：4
12
作者 刘石 张国玉 +1 位作者 孙高飞 王凌云 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期200-206,共7页
提出了以LCOS为核心器件的动态星模拟器设计方案,采用光学拼接方法实现了高精度的使用要求,计算出星模拟器光学系统的焦距、单星张角等光学参数,详细介绍了两片LCOS光学拼接的原理和方案,给出了动态星图的实现方法,并对其误差进行了分析... 提出了以LCOS为核心器件的动态星模拟器设计方案,采用光学拼接方法实现了高精度的使用要求,计算出星模拟器光学系统的焦距、单星张角等光学参数,详细介绍了两片LCOS光学拼接的原理和方案,给出了动态星图的实现方法,并对其误差进行了分析.结果表明,所设计的动态星模拟器视场为10.2°×10.2°,模拟星等为2～6.5,单星张角优于20″,星对角距误差优于22″,可以满足星模拟器大视场、高动态性、高精度、刷新频率快等需求. 展开更多
关键词 星模拟器 LCOS 光学拼接 光学设计 星图
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空间背景光星模拟器系统设计 被引量：7
13
作者 徐达 张国玉 孙高飞 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期575-582,共8页
为实现星敏感器光信号的高精度标定需求,提出了一种具有空间背景光的星敏感器地面标定系统,解决了空间背景光对星敏感器光信号定标精度的影响,提高了星敏感器的标定精度.对空间背景光对星敏感器标定精度的影响进行分析,给出了具有空间... 为实现星敏感器光信号的高精度标定需求,提出了一种具有空间背景光的星敏感器地面标定系统,解决了空间背景光对星敏感器光信号定标精度的影响,提高了星敏感器的标定精度.对空间背景光对星敏感器标定精度的影响进行分析,给出了具有空间背景光的星模拟器实现方案,设计了能同时模拟空间背景光和星点位置信息的星模拟器光学系统.结果表明,该系统全视场相对畸变小于0.01%,MTF在801p·mm^(-1)处大于0.5,达到了高精度指标要求.设计了一套空间背景光系统,通过对电流和可变光阑的控制,实现了亮度26倍变化.提出了一种基于像差补偿的星点位置修正方法,并给出了修正模型.利用徕卡T6100经纬仪和照度计,分别对星模拟器所在的星点位置误差和空间背景光亮度进行测试.结果表明,空间背景光亮度可实现2~6倍调整,在最高能量和最低能量下星模拟器星点位置误差精度<10″,满足星敏感器地面标定要求. 展开更多
关键词 星模拟器 空间背景光 光学设计 星点位置修正
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甚高精度星敏感器测试用静态星模拟器设计 被引量：3
14
作者 陈启梦 张国玉 +2 位作者 王哲 王凌云 高玉军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期1830-1835,共6页
为了完成甚高精度星敏感器的地面测试任务，设计高精度静态多星模拟器，实现对星点位置的准确模拟。设计的准直光学系统光谱范围为500—900nm，在20℃时，系统焦距为150mm，全视场7．2。内畸变小于0．02％，MTF达到衍射极限。对于-45℃... 为了完成甚高精度星敏感器的地面测试任务，设计高精度静态多星模拟器，实现对星点位置的准确模拟。设计的准直光学系统光谱范围为500—900nm，在20℃时，系统焦距为150mm，全视场7．2。内畸变小于0．02％，MTF达到衍射极限。对于-45℃。65℃的工作温度变化，分别使用Zemax和ANSYS软件对模拟器光学系统、机械结构进行消热差和有限元分析。分析结果表明：模拟器的光学系统消热良好，机械结构变形及应变很小，其整体抗离焦性能满足设计要求。对模拟器的精度进行理论计算，用徕卡经纬仪测试指定星图，计算结果显示实测的单星住置误差小于3”，星对角距误差小于5”，均优于对敏感器标定的精度指标要求。 展开更多
关键词 星模拟器 光学系统设计 热性能分析 高精度
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星模拟器光学系统的设计 被引量：5
15
作者 李春霞 付苓 +1 位作者 许世文 张波 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期115-117,共3页
星模拟器是星敏感器的地面测试设备。由星敏感器的光学系统要求,确定星模拟器的光学系统的技术参数,通过分析,选择远摄型物镜光学结构,为进一步减小二级光谱,把正光组由原来的正负双分离,再加入一胶合面,后组由正负双分离透镜组成负透镜... 星模拟器是星敏感器的地面测试设备。由星敏感器的光学系统要求,确定星模拟器的光学系统的技术参数,通过分析,选择远摄型物镜光学结构,为进一步减小二级光谱,把正光组由原来的正负双分离,再加入一胶合面,后组由正负双分离透镜组成负透镜组,经像质平衡,使全谱段最大平行角度误差≤10"。 展开更多
关键词 星模拟器 光学系统 像质平衡 卫星 姿态控制
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多色温多星等输出的单星模拟器系统设计 被引量：6
16
作者 赵成仁 张涛 林兴泰 《中国测试》 CAS 北大核心 2012年第3期61-64,共4页
为满足星模拟器多色温、大星等范围的要求,设计了一种新型的单星模拟系统。该系统采用多束不同窄带光谱、不同强度的光线混合,控制总体输出光强,最终实现不同等效黑体色温和不同星等。通过RS-485串行总线对系统进行总体控制,也可对各个... 为满足星模拟器多色温、大星等范围的要求,设计了一种新型的单星模拟系统。该系统采用多束不同窄带光谱、不同强度的光线混合,控制总体输出光强,最终实现不同等效黑体色温和不同星等。通过RS-485串行总线对系统进行总体控制,也可对各个模块进行独立控制,完善的人机接口,方便人机交互。现场实验表明:该系统稳定可靠,调节灵活,能有效满足测试需求。 展开更多
关键词 星模拟器 STM32处理器 色温 星等 光源
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小型动态星模拟器设计 被引量：15
17
作者 王南华 张陶 赵旭行 《航天控制》 CSCD 北大核心 1996年第4期13-20,共8页
本文提出了以液晶光阀为核心器件的小型动态星模拟器方案，采用光学拼接方法克服了其小型、动态的难点，并通过原理性试验加以验证，最后对其性能进行了分析。
关键词 地面试验设备 星模拟器 敏感器 航天
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星模拟器星光颜色模拟的初步研究 被引量：12
18
作者 胡宜宁 巩岩 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期65-68,73,共5页
针对当前星模拟器完全丢失恒星光谱信息的缺陷,本文进行了星光颜色模拟方面的初步研究。首先,选择合适的星表并确定要进行颜色模拟的恒星星号,得到该星色指数等一系列信息;同时,根据有关资料,推导出恒星色指数与色温之间的函数关系;至此... 针对当前星模拟器完全丢失恒星光谱信息的缺陷,本文进行了星光颜色模拟方面的初步研究。首先,选择合适的星表并确定要进行颜色模拟的恒星星号,得到该星色指数等一系列信息;同时,根据有关资料,推导出恒星色指数与色温之间的函数关系;至此,确定该星色温。其次,由黑体辐射公式,计算出黑体在此温度下的辐射特性。然后,根据色度学原理,把黑体在此温度下的辐射量刺激值积分,得到该色温的总刺激值,归一化就可得到相应的色度坐标,完成了恒星的星光颜色模拟。最后,说明并解释了本研究方案的不足之处。模拟实验结果证明了星光颜色模拟的可行性。 展开更多
关键词 星模拟器 颜色模拟 黑体辐射 普朗克轨迹
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面向星模拟器的可调标准色温光源 被引量：11
19
作者 陈塬 张文明 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第8期24-28,共5页
针对星敏感器往小型化、高精度、大视场、多参数、高可靠性方向发展的趋势,将颜色温度作为星敏感器姿态辅助判别依据已经成为相关研究内容。因此,本文以星模拟器为应用背景,以模拟恒星星体色温为目标,主要讨论了恒星与色温的相关定义,... 针对星敏感器往小型化、高精度、大视场、多参数、高可靠性方向发展的趋势,将颜色温度作为星敏感器姿态辅助判别依据已经成为相关研究内容。因此,本文以星模拟器为应用背景,以模拟恒星星体色温为目标,主要讨论了恒星与色温的相关定义,将实现在较宽范围的色温可调而且稳定可靠作为主要研究内容。为了实现这一目标,本文在分析了色度学、光度学相关知识的基础之上,改进了颜色相加的计算方法,搭建了以TMS320F2812数字信号控制器和积分球为核心的实验平台。实验结果表明:利用该方法可以实现从2600～10000K范围内色温的连续可调;在外界环境温度相同的条件下能够保证色温的稳定性和一致性;指出了环境温度是影响色温稳定性的重要原因。 展开更多
关键词 星模拟器 色温 光源 星敏感器
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基于数字微镜的光谱可调星模拟器光源系统 被引量：4
20
作者 徐达 张国玉 +3 位作者 孙高飞 张宇 雷杰 马一原 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1384-1390,共7页
为满足对星敏感器在各种谱线分布下对探测能力的高精度标定,提出了一种基于数字微镜的星模拟器光源系统设计方案,在一定程度上解决了由星模拟器与星敏感器观星的色温不匹配对星敏感器光信号定标精度产生的问题。从理论上分析了光谱不匹... 为满足对星敏感器在各种谱线分布下对探测能力的高精度标定,提出了一种基于数字微镜的星模拟器光源系统设计方案,在一定程度上解决了由星模拟器与星敏感器观星的色温不匹配对星敏感器光信号定标精度产生的问题。从理论上分析了光谱不匹配影响定标精度的原理,设计了基于数字微镜器件的光谱可调的恒星光谱模拟系统。采用遗传算法作为光谱匹配,通过遗传算法求解不同的光谱构造函数实现对不同光谱的模拟。最后分别对5 nm分辨率和20 nm分辨率的光谱模拟系统在3 900,4 800,6 500 K 3种色温下进行了测试。测试结果表明,该星模拟器的恒星光谱模拟精度在5 nm分辨率下优于2%,在20 nm分辨率下优于5%。 展开更多
关键词 星模拟器 光谱匹配 光谱可调 地面标定 遗传算法
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