[发明专利]航天器星体跟踪器杂散光抑制装置

说明书

技术领域

本发明涉及天文导航领域，尤其涉及一种航天器星体跟踪器杂散光抑制装置。

背景技术

随着航天技术的发展，星体跟踪器逐渐成为航天器姿态控制系统的重要组成部分。星体跟踪器以无穷远恒星作为探测目标，具有测量精度高、目标信号弱的特点。随着可见光探测技术的发展，对星体跟踪器的灵敏度要求日益提高。而光学系统和探测元件的设计与制造已达到光学衍射水平，这使得杂散光成为影响星体跟踪器性能的重要因素。因此，正确预计杂散光对星敏感器的干扰程度并采取有效的抑制措施，已成为研制高灵敏度星体跟踪器的重要环节。杂散光指光学系统中除目标光线外，扩散于探测器表面的其它非目标光辐射能量。星敏感器可能受到比较强的杂散光源干扰，对星体跟踪器来说，主要的杂散光源有两类：太阳杂散光和地气杂散光。来自太阳、地球等天体的杂散光会对目标形成较强的干扰，恒星属于弱目标光源，杂散光干扰严重时，星体跟踪器探测器光敏面处恒星光能流密度将远低于杂散光能流密度。此时，星体跟踪器输出图像表现为星像点被杂散光噪声所淹没，将无法从星图中提取星点，不能正常进行星图识别。

抑制杂散光的重要措施是在星体跟踪器光学系统前方设置杂散光抑制装置，通过杂散光抑制装置将有效抑制各类杂散光，将杂散光总辐射能量降低到目标能量水平以下。

杂散光抑制技术现已发展成为分支繁多、涉及学科很广的一门综合技术，其关键技术可归纳为：系统杂光测试、散射理论、材料研究、BRDF设备与测量、分析软件、抑制技术、污染效应等。为了抑制杂散光达到成像面，保证仪器的性噪比要求，必须对仪器采用杂光抑制技术。对于不同的仪器，杂散光抑制技术是各有特点。通常杂散光抑制技术有以下几种：光阑与挡光板控制、涂层吸收、温度控制、污染控制等方法。

国内航空相机的杂光抑制除采用了光阑抑制技术外，普遍的应用了遮光罩：即挡光板技术。国内的遮光罩按结构形式分为光筒式遮光罩、挡光环式遮光罩；按照消光原理可以分为吸收型和反射型。例如：中科院院长赵立新发表的论文《空间光学遥感器外遮光罩的地球反照辐射的随机模拟计算》中的遮光罩为一级挡光环式遮光罩。成都光机所卢卫发表的论文《星敏感器遮光罩的优化设计》中的遮光罩为二级遮光罩：一级消光部分为反射面，二级消光部分为吸收面。一级挡光环式的遮光罩的缺点为：进入遮光罩内的杂散光投射到各挡光环上，其散射光线的方向是不确定的，存在于各个方向，有部分光线只在挡光环上进行了一次反射后就可能到达系统的成像面。其能量没有被挡光环大量吸收。一级消光部分为反射面的二级消光罩，其在理论上，消光效果很好。这基于一级消光部分的反射面的反射系数很高的条件下，进入遮光罩的杂光大部分在一级反射面上被反射出去。但在实际应用中，高反射率的表面的加工还是一难题。同时其一级锥面的反射面的结构形式也加大了加工难度。

发明内容

本发明提供一种航天器星体跟踪器杂散光抑制装置。目的在于减少各类杂散光对星体跟踪器探测星体的干扰，使得星体跟踪器能够进行星体探测与进行星图识别和提高星体探测能力，提高导航精度，同时在考虑到航天器达到负载能力、材料和结构工艺等的限制，在该抑制装置在允许的尺寸范围内实现最优结构尺寸。

本发明提供一种航天器星体杂散光抑制装置，其包括第一级抑制装置和第二级抑制装置，其中在杂散光入口方向上并且在探测光学系统之前依次设置该第一级抑制装置和第二级抑制装置，所述第一级和第二级抑制装置均为圆筒状，并且在所述一级和第二级抑制装置中均设置多个挡光环，所述杂散光抑制装置的入口直径大于出口直径，其特征在于，所述杂散光抑制装置满足以下条件：

L_min＝4D(tanα+tan W)/(tanα-tan W)

D2min=D(1+A)2(1-A)2]]>