[发明专利]一种复合三视场星敏感器星图模拟方法

权利要求书

1.一种复合三视场星敏感器星图模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、建立观测星数据库；根据星敏感器的极限星等，从原始星表中选取星等不大于极限星等的单星、等效星等不大于极限星等的双星和最高星等不大于极限星等的变星，提取观测星的星号、星等、赤经、赤纬数据，存储为观测星数据库；

步骤2、统计复合三视场星敏感器三个光学系统视场中的观测星，并计算观测星在所属的子系统坐标系中X、Y方向的入射角；

步骤3、根据伪星总数，随机产生所述伪星的星等、视场位置数据；

步骤4、通过光线追迹，模拟所述光学系统对各自视场内观测星和所述伪星的成像，计算像面信息；

步骤5、计算数字星图每个像元的亮度，输出数字星图；

观测星数据库中，观测星数据按赤纬由小到大的顺序排列；

三个所述光学系统光轴选择对称形式，相互之间的夹角相等；首先建立子系统坐标系，其次建立本体坐标系；本体坐标系为O_b-X_bY_bZ_b，其中，原点O_b取为Z₁、Z₂、Z₃三轴的交点，Z_b轴与Z₁、Z₂、Z₃有相同的夹角，设夹角为X₁O₁Z₁面与X_bO_bZ_b面的夹角为τ；惯性坐标系先绕Z_i轴由+X_i轴向+Y_i轴旋转α_c，得到X’Y’Z’坐标系，新坐标系再绕Y’轴由+Z’轴向+X’轴旋转90°-δ_c，得到X"Y"Z"坐标系，该坐标系绕Z"轴旋转θ，得到的坐标系与本体坐标系重合；

步骤2后进一步包括：

已知本体坐标系Z_b轴的指向(α_c,δ_c)，以及复合三视场系统结构的夹角，步骤21，子系统坐标系O_k-X_kY_kZ_k的Z_k轴在该坐标系的方向矢量为{V_k1,V_k2,V_k3}＝{0,0,1}，根据：

计算它在惯性坐标系的指向{V₁,V₂,V₃}，对应赤经、赤纬(α_zk,δ_zk)为：

δ_zk＝sin^-1(V₃)，

只有坐标(α,δ)满足

|δ-δ_zk|≤w_m(3)

的所述观测星才可能出现在第k个所述光学系统的视场内，其中w_m表示所述光学系统像面探测器对角线对应的视场角；

步骤22，根据：

将所述观测星的位置从惯性坐标系转换到子系统坐标系；

步骤23，根据：

XFLD=-tg-1(Vsk1Vsk3),YFLD=-tg-1(Vsk2Vsk3)---(5)]]>

计算观测星在子系统坐标系O_k-X_kY_kZ_k中的入射角；如果光学系统在X_k，Y_k方向上的最大视场角为w_A和w_B，只有满足

|XFLD|≤wA2h|YFLD|≤wB2---(6)]]>

的恒星才能被第k个光学系统观测到。

2.根据权利要求1所述的复合三视场星敏感器星图模拟方法，其特征在于：所述光学系统的光学面采用球面或非球面，设第j个光学面上任意一点坐标为(x_j,y_j,z_j)，j取1到η，η为光学面总数，坐标点满足：

zj=fj(xj,yj)=rj2Rj+Rj2-(1+Kj)rj2+Σi=1NjAj,rji---(7)]]>

其中R_j为第j个光学面顶点的曲率半径，K_j为二次曲面系数，A_j,i为非球面系数，N_j为非球面系数的最高阶数，为坐标点到轴线的距离；当K_j＝0，A_j,i都为0时，所述光学面为球面；

步骤4后进一步包括：

步骤41，根据入射光线的入射角和入射位置，计算入射到第1个光学面上光线的方向余弦矢量(l₁，m₁，p₁)；根据光线在入瞳上的位置，入瞳到第一个光学面的距离，以及第一个光学面面型函数，求出光线在第一个光学面上入射点的位置(x₁，y₁，z₁)，此时j＝1；

步骤42，计算第j个光学面出射光线的方向余弦矢量，也即是光线入射到第j+1个光学面时的方向余弦矢量(l_j+1，m_j+1，p_j+1)；

步骤43，如果j<η，那么采用逼近算法，计算光线在第j+1个光学面上的入射点位置(x_j+1，y_j+1，z_j+1)，随后j增加1，重复步骤42；如果j≥η，执行步骤44；

步骤44，计算光线到达像面的位置(x_image，y_image，z_image)。