[发明专利]一种用于深空探测的火星目标模拟方法

权利要求书

1.一种用于深空探测的火星目标模拟方法，其特征在于，包括火星坐标模拟步骤、火星成像大小模拟步骤、火星成像轮廓模拟步骤、火星成像方位模拟步骤以及火星成像灰度模拟步骤：其中，

火星坐标模拟步骤用于将火星中心坐标从日心黄道坐标系变换到显示器平面坐标系；

火星成像大小模拟步骤用于根据火星探测器的成像视场和火星与火星探测器的相对距离关系计算出火星的成像大小；

火星成像轮廓模拟步骤用于模拟火星被太阳照亮的区域以及未被照亮的区域；

火星成像方位模拟步骤用于根据太阳、火星、探测器的相对位置关系计算火星轮廓的成像方位；

火星成像灰度模拟步骤用于将火星的星等映射到计算机的灰度，以显示在界面上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述各步骤前执行的预处理步骤，所述预处理步骤具体为：

对SKY2000星表中的每个数据项中的参数进行删减，仅保留每个数据项在J2000下恒星的赤经、赤纬、星等的参数信息，并将所有数据项按照赤经由大到小进行排列。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述火星坐标模拟步骤包括：

步骤A1：确定火星探测器的中心坐标视轴指向；

步骤A2：将用于描述火星探测器的姿态四元数转换为视轴的赤经、赤纬；

步骤A3：将日心黄道坐标系在星表下的火星坐标和火星探测器坐标转换为姿态敏感器坐标系下的坐标；

步骤A4：确定火星在显示器平面坐标系和投影仪坐标系的中心坐标。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤A2中，视轴的赤经α₀、赤纬δ₀的表达式为：

其中，A_zx＝2(q₁q₃+q₂q₄)，A_zy＝2(q₂q₃-q₁q₄)，A_zz＝-q₁²-q₂²+q₃²+q₄²，

q¹,q²,q³,q⁴分别为姿态四元数q＝[q¹,q²,q³,q⁴]^T的对应分量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，火星成像大小模拟步骤包括：

步骤B1：通过火星探测器的成像视场和火星与火星探测器的相对距离关系确定火星的成像大小；

步骤B2：通过CMOS相机面阵的模拟像元尺寸的大小确定成像的像元数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤B2中，成像的像元数由以下公式确定：

其中，n_x为X方向上所占像元数，n_y为Y方向所占像元数，tmpPixelsizeX为CMOS相机面阵X方向上的像元尺寸，tmpPixelsizeY为相机面阵Y方向上的像元尺寸；r为火星成像在CMOS相机面阵上的半径。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，火星成像轮廓模拟步骤包括：

步骤C1：以太阳、火星和火星探测器所成的平面为基准平面，计算火星到探测器矢量与火星到太阳矢量夹角为0-180°时，火星轮廓在CMOS平面的二维成像轮廓。