[发明专利]一种地球同步轨道目标光学观测曝光时间动态控制方法

权利要求书

1.一种地球同步轨道目标光学观测曝光时间动态控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、建立GEO光学监视系统：望远镜设置在地面上，观测目标球体位于地球外空间中；

步骤二、建立观测目标球体OCS的计算方程，建立观测目标球体星等m的计算方程；观测目标球体OCS的计算方程为：

其中，ρ为观测目标球体的半球反射率；

r为观测目标球体的半径；

β为相位角；

观测目标球体星等m的计算方程为：

式中，R为观测目标球体到望远镜之间的距离；

所述相位角β为望远镜和太阳相对于观测目标球体的夹角；

步骤三、设定相位角β₀为90°，且与望远镜距离R₀为36000km的郎伯球体为基准球体；根据历史经验数据确定基准球体的基准曝光时间为t₀；

步骤四、测量得到观测目标球体的相位角为β_t和与望远镜距离为R_t；

步骤五、计算基准球体的OCS₀和基准球体到达望远镜入瞳处的照度E₀；基准球体的OCS₀的计算方法为：将相位角β₀为90°代入观测目标球体OCS的计算方程：

照度E₀的计算方法为：

式中，E_sun为太阳到达地球的照度；

R₀为基准球体与望远镜距离，R₀＝36000km；

ρ为基准球体的半球反射率；

r为基准球体的半径；

步骤六、计算观测目标球体的OCS_t和观测目标球体到达望远镜入瞳处的照度E_t；计算基准球体照度E₀与观测目标球体照度E_t的比值η；观测目标球体的OCS_t的计算方法为：

式中，β_t为观测目标球体的相位角；

ρ为观测目标球体的半球反射率；

r为观测目标球体的半径；

观测目标球体照度E_t的计算方法为：

式中，R_t为观测目标球体与望远镜距离；

比值η为：

步骤七、计算观测目标球体到达望远镜的光子数n_p'，计算观测目标球体产生的光电子数n_p；计算观测目标球体背景到达望远镜的光子数n_b'，计算观测目标球体背景产生的光电子数n_b；计算暗电流引起的噪声n_d；获得望远镜图像的信噪比SNR的计算公式；

n_p'的计算方法为：

式中，γ为望远镜的透过率；

E_t为观测目标球体照度；

t为曝光时间；

h为普朗克常量；

v为入射光的平均频率；

n_p的计算方法为：

式中，τ为望远镜的量子效率；

n_b'的计算方法为：

式中，E_b为环境到达望远镜入瞳的光能量密度；

n_b的计算方法为：

n_d的计算方法为：

n_d＝i_dt

式中，i_d为望远镜每秒产生的暗电流噪声；

令φ_t为观测目标球体产生的光电子数，令φ_b为观测目标球体背景产生的光电子数，则望远镜图像的信噪比SNR的计算公式为：

式中，为读出噪声的方差；

φ_T为提取系数，φ_T＝φ_t+φ_b+i_d；

步骤八、望远镜对各天区的探测能力一致，即对各天区图像的信噪比相等；则在基准球体所在的基准天区，望远镜图像的信噪比为SNR₀，以信噪比SNR₀计算曝光时间t；

步骤九、计算不同情况下的曝光时间t；

步骤十、根据望远镜系统参数设定曝光时间最小阈值T_min和曝光时间最大阈值T_max，T_min≤T_max；根据曝光时间最小阈值T_min、曝光时间最大阈值T_max和步骤九中计算得到的曝光时间t，确定最终曝光时间t_exp。