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技术

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，本发明专利技术属于气动光学领域，涉及星敏感器在气动条件下的辐射分析。本发明专利技术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。本发明专利技术包括：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。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于气动光学领域，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。
技术介绍
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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法，其特征在于所述方法具体过程为：/n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；/n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；/n步骤三、利用短波红外色指数计算视场范围内恒星光谱；/n步骤四、根据流场物理特性逐层计算流场吸收系数；/n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；/n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；/n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...

【技术特征摘要】
1.一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法，其特征在于所述方法具体过程为：
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。


2.根据权利要求1所述的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，其特征在于：所述步骤一中的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，具体过程为：
αi∈(αg-FOVx/2cosδg,αg+FOVx/2cosδg)
δi∈(δg-FOVy/2,δg+FOVy/2)
其中，(αi,δi)为第i颗恒星在天体坐标系下的坐标，(αg,δg)为星敏感器光轴指向；FOVx和FOVy分别表示x轴和y轴方向视场大小；
所述恒星的位置通过查阅星表获得。


3.根据权利要求2所述的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，其特征在于：所述步骤三中利用短波红外色指数计算视场范围内恒星光谱，具体过程为：
步骤三一、将恒星短波红外色指数信息转化为恒星有效温度，恒星短波红外色指数和恒星有效温度函数关系为：



其中，
其中，m1、m2为两个不同波段恒星星等，m1-m2是短波红外色指数，B(λ,T')为黑体光谱辐射亮度，T0_vega为织女星恒星有效温度，Tstar恒星有效温度，S(λ)为2MASS星表响应曲线，λ1是恒星波段上限，λ2是恒星波段下限，k取1或2，分别对应m1、m2星等所在波段，Lk(T)为黑体光谱辐射亮度B(λ,T)与2MASS星响应曲线S(λ)乘积对波长的积分，T'取T0_vega或Tstar；
步骤三二、基于普朗克黑体辐射公式计算恒星光谱：



其中，Em(λ)为该星的光谱辐射照度，m是星等，E0(λ)是0星等时光谱辐照度，m是恒星星等。


4.根据权利要求3所述的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，其特征在于：
其中，M(λ,Tstar)为恒星光谱辐射出射度，λ1波段上限，λ2波段下限，β是对应波段0星等恒星2MASS星表的辐照度。


5.根据权利要求4所述的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，其特征在于：
其中，h为普朗克常数，c为光速，k为玻尔兹曼常数，Tstar为恒星有效温度，λ是恒星波段。

【专利技术属性】
技术研发人员：廖真，汪洪源，王秉文，臧云朝，武少冲，魏政，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23