[发明专利]全天时干涉测量星敏感器

说明书

技术领域

本发明涉及光学跟踪设备及星敏感器技术领域，具体涉及一种全天时干涉 测量星敏感器。

背景技术

光学跟踪技术是一个应用很广泛的通用技术。可用于激光束的精确指向、 飞行平台的位置和姿态保持以及大口径光电望远镜的高精度跟瞄等等。恒星跟 踪设备，通常被称为星敏感器，通过探测较大区域的星场分布从而获得飞行器(卫 星等)的位置和姿态信息。

传统的星敏感器一般利用光学镜头将星光会聚到阵列探测器的靶面，白天 探测时，100mm口径的光电望远镜只能探测到亮度约5M_V(5等星)的恒星。白天 可利用的亮度为5等星以下的恒星数较少，不利于飞行器的导航，发射激光束的 精确指向以及大口径望远镜的精确跟瞄等应用。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的技术问题，提供一种利用干涉测量的方法区 分星光(小角直径)和天空背景(大角直径)的全天时干涉测量星敏感器。本发明可 使目标星的信号在频域搬移到天空背景较弱的频率位置，从而实现白天高星等 探测，预期可比传统星敏感器的探测灵敏度高两个星等以上。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

全天时干涉测量星敏感器，包括：

运动干涉条纹产生装置，其可以通过对入射光波面分波前并利用光学移频 器或者移相器引入两束光的频率差或相位差，实现目标光在探测器表面形成运 动干涉条纹；

探测器，其可对接收到的信号利用微弱信号检测技术进行检测，实现从强 天空背景中探测暗弱目标。

在上述技术方案中，所述光学移频器或者移相器可利用声光效应、电光效 应或者磁光效应，使两束光产生频率或者相位的差异，从而引起两束光所形成 的干涉条纹的运动。

在上述技术方案中，所述探测器为点探测器或者阵列探测器。

在上述技术方案中，所述探测器的独立探测像元尺寸与干涉条纹的亮条纹 宽度接近。

在上述技术方案中，所述探测器对接收到的信号利用微弱信号检测技术进 行检测，具体为：

以同步相干检测技术中的锁定放大器或锁相放大器以实现微弱电信号的提 取。

在上述技术方案中，所述探测器对接收到的信号利用微弱信号检测技术进 行检测，具体为：

以取样积分技术中的取样积分器或门积分器或多点信号平均器以实现微弱 电信号的提取。

在上述技术方案中，所述运动干涉条纹产生装置包括：滤光片、偏振器件、 两个声光移频器和光学镜头；所述探测器为阵列探测器；其中：

目标光和天空背景光可同时入射到滤光片，经过滤光片将目标光谱范围之 外的天空背景光滤除；

通过偏振器件，可将目标光和天空背景光变成线偏振光；

目标光经过两个声光移频器后的一级衍射光在远场可形成运动的干涉条 纹；

两个声光移频器输出的光波经过光学镜头会聚在焦面处，焦面放置阵列探 测器。

在上述技术方案中，所述运动干涉条纹产生装置包括：滤光片、偏振器件、 加交流电压的泡克尔盒、不加电压的泡克尔盒和光学镜头；所述探测器为阵列 探测器；其中：

目标光和天空背景光可同时入射到滤光片，经过滤光片将目标光谱范围之 外的天空背景光滤除；

通过偏振器件，可将目标光和天空背景光变成线偏振光；

目标光经过两个泡克尔盒后的光波在远场可形成运动的干涉条纹；

两个泡克尔盒输出的光波经过光学镜头会聚在焦面处，焦面放置阵列探测 器。

本发明具有以下的有益效果：

本发明利用小角直径目标具有更好空间相干性原理和弱信号提取技术(目标 干涉条纹的调制和解调)，实现全天时(尤其是白天)对高星等暗弱目标的探测。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1全天时干涉测量星敏感器的结构示意图。

图2小角直径目标和天空背景在阵列探测器靶面的会聚光斑及光斑的横向 光强分布示意图。

图3小角直径目标和天空背景的辐射光的频谱分布示意图。

图4阵列探测器靶面测量信号处理和图像重构示意图。

图5天空星场和阵列探测器靶面上的星场的像。