[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

说明书

本发明涉及一种地球同步轨道目标光学观测曝光时间动态控制方法，属于太空目标探测技术领域；本发明提出一种根据探测天区、观测窗口估计目标到达望远镜光照度变化情况，进而动态调节望远镜曝光时间的方法，以实现对GEO目标稳定的探测能力。

技术领域

本发明属于太空目标探测技术领域，涉及一种地球同步轨道目标光学观测曝光时间动态控制方法。

背景技术

地球同步轨道(Geosynchronous Orbit，GEO)目标具有相对地球近似保持静止的特点，具有较高的战略价值。雷达探测探测GEO目标时，由于距离过远，探测能力受到极大制约。利用光学望远镜，尤其是大视场望远镜对高轨目标进行扫描探测是一种有效的探测手段。在对于GEO分布带进行光学扫描探测时，希望能够保持对全部可见天区GEO目标的同等探测能力，也就是无论在任何光照条件下都能够检测到相同尺寸的目标，以维持对全部目标的编目，提高探测效率。在实际探测过程中，由于卫星亮度与相位角密切相关，不同日期、不同时间、不同定点经度的目标，其亮度也在持续发生变化，望远镜采用恒定曝光时间无法保证对目标的稳定探测。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种地球同步轨道目标光学观测曝光时间动态控制方法，根据探测天区、观测窗口估计目标到达望远镜光照度变化情况，进而动态调节望远镜曝光时间的方法，以实现对GEO目标稳定的探测能力。

本发明解决技术的方案是：

一种地球同步轨道目标光学观测曝光时间动态控制方法，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；

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；

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；

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；

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。