一种实现太阳捕获、精密跟踪和精密稳像的方法技术

本发明专利技术涉及对日观测领域，具体涉及一种实现太阳捕获、精密跟踪和精密稳像的方法。该方法针对对地球三轴稳定的极轨卫星平台，利用卫星平台在轨道上任意位置的太阳矢量数据，再根据太阳成像仪的位置坐标，计算得到太阳成像仪光轴相对太阳的偏差，调整太阳成像仪自带的对日指向跟踪机构，实现太阳成像仪对太阳捕获、精密跟踪和精密稳像。精密跟踪和精密稳像。精密跟踪和精密稳像。

【技术实现步骤摘要】
一种实现太阳捕获、精密跟踪和精密稳像的方法


[0001]本专利技术涉及对日观测领域，具体而言，涉及一种实现太阳捕获、精密跟踪和精密稳像的方法。

技术介绍

[0002]太阳是距离地球最近的恒星，也是地球能量的主要来源，其变化和演变过程对地球影响非常大，影响地球的空间环境，影响地球的磁场分布，影响地球的气候变化，甚至影响地球的气象变化。因此，需要对太阳进行长期、高空间分辨率的成像监测，获得太阳高分辨率光谱分布，获得太阳高分辨率图像。尤其是监测对太阳变化敏感的X射线和极紫外波段，对早期和准确的预报和预警空间天气变化有非常重要的意义。以往的太阳成像观测仪器均安装在太阳同步轨道空间平台上，卫星平台保证对日三轴稳定，实现对日捕获、跟踪和稳像。在对地三轴稳定的极轨卫星上，没有安装对日跟踪、稳像的太阳成像仪；没有从太阳矢量计算到亚角秒指向精度的方案。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供了一种实现太阳捕获、精密跟踪和精密稳像的方法，以至少解决现有太阳跟踪和稳像方法精度低的技术问题。
[0004]根据本专利技术的实施例，提供了一种实现太阳捕获、精密跟踪和精密稳像的方法，包括以下步骤：
[0005]在极轨卫星平台上安装太阳成像仪；
[0006]利用极轨卫星平台在轨道上任意位置的太阳矢量数据，再根据太阳成像仪的位置坐标，计算得到太阳成像仪光轴相对太阳的偏差，
[0007]通过太阳成像仪光轴相对太阳的偏差调整太阳成像仪自带的对日指向跟踪机构。
[0008]进一步地，通过太阳成像仪光轴相对太阳的偏差调整太阳成像仪自带的对日指向跟踪机构包括：
[0009]将太阳成像仪光轴初步指向太阳中心；
[0010]将太阳指向数据切换到太阳成像仪自带的高精度太阳指向导行镜，利用太阳指向数据继续进行搜寻，将太阳成像仪光轴指向太阳中心；
[0011]利用太阳指向导行镜数据，将太阳成像仪指向太阳中心。
[0012]进一步地，通过太阳成像仪光轴相对太阳的偏差调整太阳成像仪自带的对日指向跟踪机构具体包括：
[0013]将太阳成像仪光轴初步指向太阳中心，通常指向偏差较大，在0.2
°
量级范围；
[0014]将太阳指向数据切换到太阳成像仪自带的高精度太阳指向导行镜，利用太阳指向数据继续进行搜寻，将太阳成像仪光轴指向太阳中心，通常在几百角秒范围内；
[0015]利用太阳指向导行镜数据，将太阳成像仪指向太阳中心，达到几个角秒偏差范围，此时指向调整完成，太阳成像仪指向太阳中心位置，指向精度角秒水平。
[0016]进一步地，通过太阳成像仪光轴相对太阳的偏差调整太阳成像仪自带的对日指向跟踪机构包括：
[0017]利用卫星平台提供的实时太阳矢量数据，计算出卫星平台光轴对太阳的指向偏差，此时卫星平台粗略的指向太阳；
[0018]根据导行镜对日指向数据和太阳成像仪的对日指向调整功能，搜索太阳，直到太阳进入导行镜的视场范围；
[0019]根据太阳所在导行镜的视场中的精确位置，计算相对太阳中心的偏差，调整太阳成像仪对日指向机构，使得太阳成像仪准确指向太阳；
[0020]再根据导行镜中太阳的精确位置，调整太阳成像仪中的精密指向机构。
[0021]进一步地，通过太阳成像仪光轴相对太阳的偏差调整太阳成像仪自带的对日指向跟踪机构具体包括：
[0022]根据导行镜对日指向数据和太阳成像仪的对日指向调整功能，搜索太阳，直到太阳进入导行镜的视场范围，视场范围约为角分量级；
[0023]根据太阳所在导行镜的视场中的精确位置，计算相对太阳中心的偏差，调整太阳成像仪对日指向机构，使得太阳成像仪准确指向太阳，指向精度在几个角秒范围；
[0024]再根据导行镜中太阳的精确位置，调整太阳成像仪中的精密指向机构。
[0025]进一步地，其中调整太阳成像仪中的精密指向机构时，太阳成像仪的对日指向精度为亚角秒，对卫星平台的指向扰动非常敏感，太阳成像仪采用自带的稳像机构，实时调整对日稳像，保持长期指向稳定在亚角秒精度范围。
[0026]进一步地，其中调整太阳成像仪对日指向机构时，调整次镜指向或主镜指向，使得太阳成像仪对日指向精度达亚角秒精度。
[0027]进一步地，方法具体包括：
[0028]根据极轨卫星与太阳的矢量关系，计算相对位置，寻找太阳，达到0.15
°
的精度；
[0029]利用二维指向机构和编码器，计算位置，跟踪太阳；
[0030]利用太阳导行镜数据，与二维指向机构闭环，跟踪太阳，达到200
″
精度；
[0031]高精度太阳指向传感器给出精密太阳位置，再精密跟踪太阳；
[0032]再由高精度、高采样率的太阳指向传感器提供的太阳精密指向偏差信号，实时修正对日指向偏差。
[0033]进一步地，方法具体包括：
[0034]在对地三轴稳定平台上安装精密对日太阳成像仪，实现亚角秒级对日指向精度；
[0035]利用太阳初步计算得到太阳相对太阳成像仪的位置；
[0036]根据初步计算的太阳位置，利用太阳成像仪自带的对日指向机构，搜索和捕捉太阳，使其进入导行镜视场范围；
[0037]利用导行镜精密对日指向数据，调整跟踪平台，实现角秒量级对日指向；
[0038]利用导行镜精密对日指向数据，调整太阳成像仪精密指向机构，实现对日指向亚角秒精度；
[0039]利用导行镜精密对日指向数据，实时调整稳像机构，保持在几十秒曝光时间范围内，指向精度在亚角秒范围内。
[0040]进一步地，极轨卫星平台为对地球三轴稳定的极轨卫星平台。
[0041]本专利技术实施例中的实现太阳捕获、精密跟踪和精密稳像的方法，针对对地球三轴稳定的极轨卫星平台，利用卫星平台在轨道上任意位置的太阳矢量数据，再根据太阳成像仪的位置坐标，计算得到太阳成像仪光轴相对太阳的偏差，调整太阳成像仪自带的对日指向跟踪机构，实现太阳成像仪对太阳捕获、精密跟踪和精密稳像。
附图说明
[0042]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0043]图1为本专利技术中卫星平台指向调整范围、精度示意图；
[0044]图2为本专利技术中仪器在卫星平台上的位置图；
[0045]图3为本专利技术中太阳矢量的视场范围图；
[0046]图4为本专利技术中太阳矢量计算得到的对日指向精度图。
具体实施方式
[0047]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现太阳捕获、精密跟踪和精密稳像的方法，其特征在于，包括以下步骤：在极轨卫星平台上安装太阳成像仪；利用极轨卫星平台在轨道上任意位置的太阳矢量数据，再根据太阳成像仪的位置坐标，计算得到太阳成像仪光轴相对太阳的偏差，通过太阳成像仪光轴相对太阳的偏差调整太阳成像仪自带的对日指向跟踪机构。2.根据权利要求1所述的实现太阳捕获、精密跟踪和精密稳像的方法，其特征在于，所述通过太阳成像仪光轴相对太阳的偏差调整太阳成像仪自带的对日指向跟踪机构包括：将太阳成像仪光轴初步指向太阳中心；将太阳指向数据切换到太阳成像仪自带的高精度太阳指向导行镜，利用太阳指向数据继续进行搜寻，将太阳成像仪光轴指向太阳中心；利用太阳指向导行镜数据，将太阳成像仪指向太阳中心。3.根据权利要求2所述的实现太阳捕获、精密跟踪和精密稳像的方法，其特征在于，所述通过太阳成像仪光轴相对太阳的偏差调整太阳成像仪自带的对日指向跟踪机构具体包括：将太阳成像仪光轴初步指向太阳中心，通常指向偏差较大，在0.2
°
量级范围；将太阳指向数据切换到太阳成像仪自带的高精度太阳指向导行镜，利用太阳指向数据继续进行搜寻，将太阳成像仪光轴指向太阳中心，通常在几百角秒范围内；利用太阳指向导行镜数据，将太阳成像仪指向太阳中心，达到几个角秒偏差范围，此时指向调整完成，太阳成像仪指向太阳中心位置，指向精度角秒水平。4.根据权利要求1所述的实现太阳捕获、精密跟踪和精密稳像的方法，其特征在于，所述通过太阳成像仪光轴相对太阳的偏差调整太阳成像仪自带的对日指向跟踪机构包括：利用卫星平台提供的实时太阳矢量数据，计算出卫星平台光轴对太阳的指向偏差，此时卫星平台粗略的指向太阳；根据导行镜对日指向数据和太阳成像仪的对日指向调整功能，搜索太阳，直到太阳进入导行镜的视场范围；根据太阳所在导行镜的视场中的精确位置，计算相对太阳中心的偏差，调整太阳成像仪对日指向机构，使得太阳成像仪准确指向太阳；再根据导行镜中太阳的精确位置，调整太阳成像仪中的精密指向机构。5.根据权利要求4所述的实现太阳捕获、精密跟踪和精密稳像的方法，其特征在于，所述通过太阳成像仪光轴相对太阳的偏差调整太阳成像仪自带的对日指向跟踪机构具体包括：根据导行镜对日指向数据和太阳成像仪的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，宋克非，王海峰，韩振伟，王彭，代霜，何玲平，毛石磊，郭权锋，刘世界，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：