[发明专利]一种单像素星敏感器及其目标星空探测方法

摘要

本发明提供一种单像素星敏感器及其目标星空探测方法，包括遮光罩、光学望远镜、空间光调制器、单光子探测设备、电子学读出设备、星载时频装置、以及星载数据处理设备。经遮光罩和光学望远镜收集的光学信号通过空间光调制器调制后反射进入单光子探测设备，通过星载时频装置对获得的光学信号和空间光调制器进行时间同步，并在星载数据处理设备中对空间光调制器从星载数据处理设备中调入的调制矩阵和调制后的光学信号进行处理。利用计算量子成像技术，汇聚光学信号，通过空间光调制器调制，再接入单光子探测器，计算实现单像素对星空的成像，本发明更容易探测到较暗的星体，探测灵敏度大大提高。

主权项

一种单像素星敏感器，其特征在于，包括遮光罩、光学望远镜、空间光调制器、单光子探测设备、电子学读出设备、星载时频装置、星载数据处理设备；遮光罩安装在光学望远镜前，用于遮挡来自非目标星体的杂散光，以大幅降低进入光学望远镜的噪声；光学望远镜用于汇聚来自目标星体的光线；星载时频装置为空间光调制器和电子学读出设备提供绝对时间标准，同时对空间光调制器和电子学读出设备进行时间同步；空间光调制器包括微镜阵列和控制器，微镜阵列置于光学望远镜的光学焦平面上，使得目标星空通过光学望远镜成像于微镜阵列上；控制器通过从星载数据处理设备调用不同的调制矩阵对微镜阵列进行调制，微镜阵列将调制后的光学信号反射到单光子探测设备上；单光子探测设备接收微镜阵列调制后的光学信号，并将该调制后的光学信号经光电转换为电信号，输出光场强度信号的电压值，送入电子学读出设备，由电子学读出设备读出该电信号；星载数据处理设备中预先存储好大量由0和1组成的随机分布的数据矩阵作为空间光调制器的调制矩阵；单像素星敏感器工作时，控制器通过从星载数据处理设备调用调制矩阵对空间光调制器的微镜阵列进行调制，之后对调制矩阵和该调制矩阵对应的单光子探测设备输出的光场强度信号的电压值进行强度关联计算，从而获得目标星体的图像；根据该目标星体的图像，通过星点提取和星识别获得目标星体在星空中的准确位置；根据该目标星体在星空中的准确位置，经过姿态计算，得到载有该单像素星敏感器的卫星的姿态位置信息，传输给该卫星的控制系统，以调整该卫星的姿态。