[发明专利]空间测角装置及测角方法

权利要求书

1.一种空间测角装置，其特征在于：包括双光谱自准直仪以及折转系统；所述折转系统包括分光光学元件以及折转镜片；分光光学元件表面涂有分光膜且设置在双光谱自准直仪的出射光路上；分光光学元件将双光谱自准直仪的出射光分为透射光以及反射光，被测第一方位棱镜设置在分光光学元件的透射光所在光路上，折转镜片设置在分光光学元件的反射光所在光路上；被测第二方位棱镜设置在经折转镜片反射后的反射光所在光路上；

所述双光谱自准直仪包括照明光源系统、自准直共用系统、信号光接收系统以及与信号光接收系统连接的数据处理系统；照明光源系统包括发射光波长为λ1的第一光源、发射光波长为λ2的第二光源、光源切换控制电路以及表面涂有分光膜的第一分光棱镜；光源切换控制电路分别与第一光源和第二光源连接；第一光源的光出射方向与第二光源的光出射方向垂直；第一分光棱镜设置在第一光源以及第二光源的出射光路上；自准直共用系统设置在第一分光棱镜的出射光路上且与信号光处理系统共光轴；分光光学元件设置在自准直共用系统的出射光路上；经第一分光棱镜表面的分光膜处理，波长为λ1的光经第一分光棱镜透射以及波长为λ2的光经第一分光棱镜反射后沿同一方向传播，接着入射至自准直共用系统，经自准直共用系统处理得到的自准直光束入射至分光光学元件；

所述自准直共用系统包括第一望远物镜、第二望远物镜、调焦物镜以及表面涂有分光膜的第二分光棱镜；所述第二分光棱镜设置在第一分光棱镜的出射光路上；所述第二望远物镜、第一望远物镜、调焦物镜、第二分光棱镜以及信号光接收系统的轴心在同一直线上依次排列；所述分光光学元件设置在第二望远物镜的出射光路上。

2.根据权利要求1所述的空间测角装置，其特征在于：所述信号光接收系统包括依次设置在第二分光棱镜透射光所在光路上的接收物镜和CCD阵列；CCD阵列与数据处理系统连接。

3.根据权利要求2所述的空间测角装置，其特征在于：所述折转镜片与分光光学元件平行设置；或者，所述折转镜片与分光光学元件以平行于第二望远物镜出射光路的直线为对称轴成轴对称设置。

4.根据权利要求3所述的空间测角装置，其特征在于：所述分光光学元件相对于第二望远物镜的出射光路倾斜45°设置。

5.根据权利要求4所述的空间测角装置，其特征在于：所述分光光学元件与折转镜片为一体式结构；或者，所述分光光学元件与折转镜片为分体式结构。

6.根据权利要求5所述的空间测角装置，其特征在于：所述分光光学元件是平行平板；所述折转镜片是平面反射镜。

7.一种基于如权利要求6所述的空间测角装置实现两个方位角同时测量的测角方法，其特征在于：所述测角方法包括以下步骤：

1)通过光源切换控制电路点亮第一光源，使其发出波长为λ1的光束；波长为λ1的光束经自准直共用系统处理后成为波长为λ1的自准直光束；

2)步骤1)中的自准直光束入射至折转系统，分光光学元件表面的分光膜使波长为λ1的自准直光束经分光光学元件透射后入射至被测第一方位棱镜；

3)被测第一方位棱镜将携带其方位角信息的波长为λ1的光束按原路返回至自准直共用系统，第二分光棱镜表面的分光膜使返回的波长为λ1的光束经第二分光棱镜透射后依次入射至接收物镜和CCD阵列，得到被测第一方位棱镜的方位角信息；CCD阵列将被测第一方位棱镜的方位角信息传输至数据处理系统；

4)通过光源切换控制电路点亮第二光源，使其发出波长为λ2的光束；通过光源切换控制电路点亮第一光源和第二光源的时间差范围为毫秒级；波长为λ2的光束经自准直共用系统处理后成为波长为λ2的自准直光束；

5)步骤4)中的自准直光束入射至折转系统，分光光学元件表面的分光膜使波长为λ2的自准直光束经分光光学元件反射后入射至折转镜片，经折转镜片反射后入射至被测第二方位棱镜；

6)被测第二方位棱镜将携带其方位角信息的波长为λ2的光束按原路返回至自准直共用系统，第二分光棱镜表面的分光膜使返回的波长为λ2的光束经第二分光棱镜透射后依次入射至接收物镜和CCD阵列，得到被测第二方位棱镜的方位角信息；CCD阵列将被测第二方位棱镜的方位角信息传输至数据处理系统；

7)数据处理系统分别对被测第一方位棱镜和第二方位棱镜的方位角信息进行处理，得到被测第一方位棱镜的方位角α₁以及第二方位棱镜的方位角α₂。

8.根据权利要求7所述的测角方法，其特征在于：

所述步骤1)的具体实现方式是：

1.1)波长为λ1的光束从第一光源入射至第一分光棱镜，第一分光棱镜表面的分光膜使波长为λ1的光束经第一分光棱镜透射后入射至第二分光棱镜；

1.2)第二分光棱镜表面的分光膜使波长为λ1的光束反射后入射至调焦物镜，经调焦物镜折射后依次经过第一望远物镜和第二望远物镜，完成消色差处理，得到波长为λ1的自准直光束；

所述步骤4)的具体实现方式是：

4.1)波长为λ2的光束从第二光源入射至第一分光棱镜，第一分光棱镜表面的分光膜使波长为λ2的光束经第一分光棱镜反射后入射至第二分光棱镜；

4.2)第二分光棱镜表面的分光膜使波长为λ2的光束反射后入射至调焦物镜，经调焦物镜折射后依次经过第一望远物镜和第二望远物镜，完成消色差处理，得到波长为λ2的自准直光束。