[发明专利]一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法

说明书

一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法，本发明属于气动光学领域，涉及星敏感器在气动条件下的辐射分析。本发明是为了解决目前的星敏感器气动光学效应分析未考虑流场气动热效应对星敏感器的影响导致的分析星敏感器是否能探测到恒星时的准确率低的问题。本发明包括：判断恒星是否在短波红外星敏感器视场范围内；获取在视场范围内的恒星在2MASS星表内的星等信息；利用短波红外色指数计算视场范围内恒星光谱；根据流场物理特性逐层计算流场吸收系数；根据流场吸收系数逐层迭代计算衰减的星光光谱辐射亮度和流场背景光谱辐射亮度；计算视场内恒星信噪比；将获取的信噪比与短波红外星敏感器的探测极限信噪比进行比较，并判断是否能探测到。

技术领域

本发明属于气动光学领域，涉及星敏感器在气动条件下的辐射分析，具体是一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法。

背景技术

星敏感器是以天球坐标系为参照系，以恒星为探测目标的高精度姿态测量仪器，主要由光学系统、图像传感器电路和控制与数据处理电路构成。通过图像传感器拍摄恒星图像，由数据处理电路对所拍摄的图像进行处理，提取出所需的星点位置和亮度信息，进行星图匹配，计算出星敏感器的三轴姿态，完成飞行器在空间惯性坐标系的姿态测量，为卫星、深空探测器等各类航天器提供高精度的姿态信息。由于作为光测设备的星敏感器受背景杂光的影响较大，所以以往星敏感器仅用于卫星、宇宙飞船、火箭等空间航天器的导航。传统星敏感器一般为可见光波段，在近地空间工作时受天空杂散光影响，难以满足全天时的应用需求，因此，越来越多的人开始研究全天时短波红外星敏感器。

目前的全天时短波红外星敏感器波长比传统的红外星敏感器更长，但是更易受热辐射影响，当应用于飞机、导弹等高速运动平台时，流场温度迅速升高，产生强烈的流场气动热辐射效应，会影响短波红外星敏感器正常工作。目前的星敏感器气动光学效应分析大多是针对可见光波段，可见光波段星敏感器波段短，受流场气动热辐射影响较小，但是分析气动光学效应时大多未考虑流场热效应的影响，导致分析星敏感器是否能探测到恒星时的准确率低。

发明内容

本发明目的是为了解决目前的星敏感器气动光学效应分析未考虑流场气动热效应对星敏感器的影响导致的分析星敏感器是否能探测到恒星时的准确率低的问题，而提出了一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法，具体过程为：

步骤一、根据恒星的坐标判断恒星是否在短波红外星敏感器视场范围内；

步骤二、获取在短波红外星敏感器视场范围内的恒星在2MASS星表内的星等信息；

步骤三、利用短波红外色指数计算视场范围内恒星光谱；

步骤四、根据流场物理特性逐层计算流场吸收系数；

步骤五、根据流场吸收系数逐层迭代计算衰减的星光光谱辐射亮度和流场背景光谱辐射亮度；

步骤六、根据步骤三获得恒星光谱和步骤五获得的光谱辐射亮度和流场背景光谱辐射亮度计算视场内恒星信噪比；

步骤七、将获取的信噪比与短波红外星敏感器的探测极限信噪比进行比较，若获取的信噪比大于探测极限信噪比，则能够探测到该恒星，否则不能探测到该恒星。

本发明的有益效果为：

本发明考虑了气动光学效应时大多未考虑流场热效应对星敏感器的成像影响，基于2MASS星表相关信息，结合逐线积分法计算流场光谱特性，并逐层迭代计算星光衰减能量与背景热辐射能量，进而分析全天时短波红外星敏感器在气动条件下的探测能力，增加了分析星敏感器是否能探测到恒星的准确率。

附图说明

图1为一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法的流程图；

图2为2MASS星表光谱响应曲线；

图3为建立的恒星短波红外色指数与恒星有效温度关系曲线；