[发明专利]通过观星进行在轨几何标定的成像方法及成像系统

权利要求书

1.通过观星进行在轨几何标定的成像方法，其特征是：该成像方法由以下步骤实现：

步骤一、根据线阵相机的成像参数和预观测的星等，设置探测器的积分时间，具体为：

步骤一一、设定线阵相机光学系统的焦比F和探测器的像元尺寸a的约束关系为：

2.44λF＞a

式中，λ为平均光波长；

步骤一二、设定M_V星等的光在探测器积分时间t_int内在单个像素上产生的星光电荷数小于探测器满阱电荷数，信噪比大于等于2，用公式表示为：

式中，s_FWC为探测器满阱的电子数，Q_dark为暗电流产生的暗电荷，I_dark为探测器的暗电流，Q_s为星光电荷数；

步骤二、根据设置的探测器的积分时间和容许的像移量，确定卫星的匀速摆动速度；用下式表示为：

f×2tg(w×t_int/2)≤κa

式中，f为光学系统的焦距，w为卫星匀速摆动的角速度，t_int为积分时间，a为探测器的像元尺寸，κ为容许的像移量系数；

步骤三、确定陀螺仪参数，所述陀螺仪与星敏感器进行联合扩展卡尔曼滤波，获取线阵相机的姿态变化量，所述陀螺仪输出卫星的角速度；

根据卫星的颤振特性选择陀螺仪，要求陀螺仪的输出频率f_tuoluo大于卫星的颤振频率f_{star_zc}，陀螺仪的精度δ_tuoluo小于或等于0.1像素；用下式表示为：

f_tuoluo≥f_{star_zc}

2.根据权利要求1所述的通过观星进行在轨几何标定的成像方法，其特征在于：步骤一中，M_V星等在大气层外产生的光照度为：

式中，E₀为零等星在大气层外的光照度。

3.根据权利要求1所述的通过观星进行在轨几何标定的成像方法，其特征在于：步骤一二中，所述星光电荷数Q_s用下式表示为：

式中，τ₀为光学系统的透过率，D为光学系统的有效孔径，λ为平均光波长，h为普朗克常数，c为光速，η_q为探测器的量子效率，n为弥散斑在一维方向所占的像元个数，k_λ为探测器光谱范围的积分系数。

4.根据权利要求1所述的通过观星进行在轨几何标定的成像方法，其特征在于：步骤一二中，探测器光谱范围的积分系数k_λ的值在0～1之间；用下式表示为：

式中，E_m(λ)为星点的光谱辐照度，λ_min为探测器接收的最小光波长，λ_max为探测器可接收的最大光波长。

5.根据权利要求1所述的通过观星进行在轨几何标定的成像方法的成像系统，其特征是，该系统包括卫星平台、星敏感器、线阵相机和陀螺仪；所述星敏感器、线阵相机和陀螺仪均安装在卫星平台上，星敏感器测量卫星的在轨姿态，所述陀螺仪输出卫星的角速度。

6.根据权利要求5所述的通过观星进行在轨几何标定的成像方法的成像系统，其特征在于，所述线阵相机进行观星时，有两种观测模式；

一种是卫星处于低速的匀速摆动状态，通过选取探测器的积分时间进行像移量和信噪比的平衡；

另一种是卫星处于步进状态，每次摆动一个探测器像素对应的角度，然后逐步到静止状态，此时拍照，然后再开始摆动。