一種衛(wèi)星雜散光的測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雜散光測試方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種衛(wèi)星雜散光的測試方法，對 衛(wèi)星布局及光學(xué)載荷雜散光抑制措施具有重要的指導(dǎo)意義；可以對在研型號進行雜散光分 析、驗證。
【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)載荷的雜散光問題與整星布局、軌道設(shè)計密切相關(guān)。對于一般的光學(xué)衛(wèi)星，雜 散光抑制性能的提高主要依賴載荷研制單位對光學(xué)載荷的設(shè)計，一般包括載荷遮光罩設(shè)計 和內(nèi)部光路設(shè)計。而對于配置高靈敏光學(xué)載荷的衛(wèi)星，除載荷內(nèi)部必要的消光設(shè)計外，還需 從整星角度米取抑制和驗證措施。
[0003] 目前檢測雜光的常用方法有點源法和面源法，都是基于光學(xué)系統(tǒng)的雜散光測試方 法，無法獲取衛(wèi)星在軌光照條件下星體表面導(dǎo)致的雜散輻射對載荷造成的雜散光。因此有 必要提出一種適用于整星層面的雜散光測試和分析方法，進行驗證測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了滿足光學(xué)衛(wèi)星及光學(xué)載荷雜散光抑制措施的驗證需求，本發(fā)明的目的在于提 供一種切實可行的用于衛(wèi)星雜散光抑制分析驗證的整星級雜散光測試方法。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0006] -種衛(wèi)星雜散光的測試方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟S1，根據(jù)星上載荷在軌觀測方案建立衛(wèi)星觀測模型，進行衛(wèi)星軌道仿真，獲取 衛(wèi)星觀測點太陽光照角變化范圍；
[0008] 步驟S2,選擇大氣輻射傳輸模型，將步驟Sl中衛(wèi)星觀測點太陽光照角仿真數(shù)據(jù)帶 入模型，并進行其他大氣模型參數(shù)設(shè)定；
[0009] 步驟S3,進行大氣輻射傳輸運算，獲取載荷在軌各觀測方向輻亮度全年變化數(shù) 據(jù)；
[0010] 步驟S4,建立衛(wèi)星與太陽模擬光源在測試暗室內(nèi)的相互位置關(guān)系，所述太陽模擬 光源光斑面積、輻照度以及到衛(wèi)星的入射光線方向需可調(diào)，以實現(xiàn)衛(wèi)星在軌各觀測方向上 輻亮度全年變化情況的模擬；
[0011] 步驟S5,進行背景成像測試，所述背景成像測試時光源不直射衛(wèi)星對地面，載荷對 暗室內(nèi)消光器成像，測得暗室造成的雜散輻射；
[0012] 步驟S6,進行太陽直射抑制能力測試，所述太陽直射抑制能力測試時，需按衛(wèi)星在 軌狀態(tài)，太陽模擬光線從不同角度直射衛(wèi)星對地面，載荷對暗室內(nèi)消光器成像，測得由太陽 直射星體表面導(dǎo)致的雜散輻射及每個像元對太陽光線的抑制比PST ;
[0013] 步驟S7,進行星體關(guān)鍵表面測試，所述星體關(guān)鍵表面測試時，太陽模擬光源對每個 預(yù)設(shè)表面進行多個角度的照射，載荷對暗室內(nèi)消光器成像，測得由預(yù)設(shè)表面引起的雜散輻 射及每個像元的抑制比PST ;
[0014] 步驟S8,完成測試，驗證載荷在軌雜散光抑制能力，識別出星體關(guān)鍵表面。
[0015] 優(yōu)選地，所述步驟S2中的其他大氣模型參數(shù)設(shè)定需結(jié)合衛(wèi)星特點及其在軌觀測 區(qū)域內(nèi)實際情況進行。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟S4中的衛(wèi)星在軌光照條件建立，衛(wèi)星的布局、星表熱控狀態(tài)等 需與在軌情況一致。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟S5中的暗室造成的雜散輻射測量值，通過取各像元多組灰度數(shù) 值的平均值后轉(zhuǎn)換為輻亮度值得到，每個像元有一個對應(yīng)的輻亮度值。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟S6中的太陽模擬光線從不同角度直射對地面時，需保證每個角 度下都實現(xiàn)對衛(wèi)星對地面全覆蓋。
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟S6中的太陽直射星體表面導(dǎo)致的雜散輻射值，通過將載荷圖像 各像元灰度值轉(zhuǎn)換為輻亮度值后，減去所述步驟S5中測得的暗室對各像元造成的雜散輻 射值獲得：
[0020]
[0021] 其中，設(shè)、f用于表示入射光線的方向，根據(jù)衛(wèi)星本體坐標(biāo)系OeXbY bZb定義，Θ 1和 Θ '是入射光線與Xb軸夾角的余角，表示光線的俯仰方向；約和#是入射光線在YbOcZ b 平面內(nèi)的投影與Yb軸的夾角，表示光線的方位方向；i表示載荷遙感圖像中第i個像元； 悶為步驟S6中太陽模擬光線從濟方向直射衛(wèi)星對地面時，太陽直射星體表面導(dǎo) 致的像元i上的雜散輻射亮度；為步驟S5中太陽模擬光線從方向照射時， 暗室本身造成的像元i上的雜散輻射亮度。
[0022] 優(yōu)選地，所述步驟S6中的每個像元對太陽光線的抑制比PST，通過下式計算得到：
[0023]
[0024] 其中，1為按太陽光線發(fā)散角等效計算的模擬光源造成的星體表面輻照度等效光 源亮度。
[0025] 優(yōu)選地，所述步驟S7中的星體預(yù)設(shè)表面為衛(wèi)星對地面上凸出的部分和具有高反 射率的部分。
[0026] 優(yōu)選地，所述步驟S7中的預(yù)設(shè)表面引起的雜散輻射值，通過將載荷圖像各像元灰 度值轉(zhuǎn)換為輻亮度值后，減去所述步驟S5中測得的暗室對各像元造成的雜散輻射值獲得：
[0027]
[0028] 其中，％、是某個預(yù)設(shè)表面測試時入射光線的俯仰角和方位角。
[0029] 優(yōu)選地，若所述步驟S7中的預(yù)設(shè)表面引起的像元i的雜散輻射計算值出現(xiàn)突變， 表明該表面為實際的關(guān)鍵表面，且該關(guān)鍵表面對(込#2)相應(yīng)方向的光線敏感。對于所有光 線入射方向，所有像元上預(yù)設(shè)表面引起的雜散輻射計算值都沒有發(fā)生突變，則可判定該表 面不是關(guān)鍵表面，則重新預(yù)設(shè)關(guān)鍵表面，重復(fù)所述步驟S7進行對重新預(yù)設(shè)的關(guān)鍵表面進行 測試。
[0030] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0031] (1)提出了一種整星級的雜散光測試方法，填補了現(xiàn)有技術(shù)的空白；
[0032] (2)對衛(wèi)星布局及光學(xué)載荷雜散光抑制措施具有重要的指導(dǎo)意義；
[0033] (3)可以對在研型號進行雜散光分析、驗證。
【附圖說明】
[0034] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0035] 圖1為衛(wèi)星雜散光測試方法流程圖；
[0036] 圖2為雜散光測試原理圖；
[0037] 圖中：1為衛(wèi)星；2為消光器；3為太陽模擬光源；4為太陽模擬光源控制系統(tǒng)；5為 太陽模擬光源光束；6為光學(xué)載荷視場范圍；7為暗室。
[0038] 圖3為模擬太陽直射光線入射方向?qū)?yīng)的俯仰角Θ和方位角Φ定義圖。
【具體實施方式】
[0039] 下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保 護范圍。
[0040] 本發(fā)明提供的衛(wèi)星雜散光的測試方法，包括如下步驟：
[0041] Sl :根據(jù)星上載荷在軌觀測方案建立衛(wèi)星觀測模型，進行衛(wèi)星軌道仿真，獲取衛(wèi)星 觀測點太陽光照角變化范圍；
[0042] S2 :選擇大氣輻射傳輸模型，將步驟1中衛(wèi)星觀測點太陽光照角仿真數(shù)據(jù)帶入模 型，并進行其他大氣模型參數(shù)設(shè)定；
[0043] S3 :進行大氣輻射傳輸運算，獲取載荷在軌各觀測方向輻亮度全年變化數(shù)據(jù)；
[0044] S4:建立衛(wèi)星與太陽模擬光源在測試暗室內(nèi)的相互位置關(guān)系，所述太陽模擬光源 光斑面積、輻照度以及到衛(wèi)星的入射光線方向需可調(diào)，以實現(xiàn)衛(wèi)星在軌各觀測方向上輻亮 度全年變化情況的模擬；
[0045] S5 :進行背景成像測試，所述背景成像測試時光源不直射衛(wèi)星對地面，載荷對暗室 內(nèi)消光器成像，測得暗室造成的雜散輻射；
[0046] S6 :進行太陽直射抑制能力測試，所述太陽直射抑制能力測試時，需按衛(wèi)星在軌狀 態(tài)，太陽模擬光線從不同角度直射衛(wèi)星對地面，載荷對暗室內(nèi)消光器成像，測得由太陽直射 星體表面導(dǎo)致的雜散輻射及每個像元對太陽光線的抑制比PST ;
[0047] S7 :進行星體關(guān)鍵表面測試，所述星體關(guān)鍵表面測試時，太陽模擬光源對每個預(yù)設(shè) 表面進行多個角度的照射，載荷對暗室內(nèi)消光器成像，測得由預(yù)設(shè)表面引起的雜散輻射及 每個像元的抑制比PST ;
[0048] S8 :完成測試，驗證載荷在軌雜散光抑制能力，識別出星體關(guān)鍵表面。
[0049] 進一步地，步驟S2中的其他大氣模型參數(shù)設(shè)定需結(jié)合衛(wèi)星特點及其在軌觀測區(qū) 域內(nèi)實際情況進行。
[0050] 進一步地，步驟S4中的衛(wèi)星在軌光照條件建立，衛(wèi)星的布局、星表熱控狀態(tài)等需 與在軌情況一致。
[0051] 進一步地，步驟S5中的暗室造成的雜散輻射測量值，通過取各像元多組灰度數(shù)值 的平均值后轉(zhuǎn)換為輻亮度值得到，每個像元有一個對應(yīng)的輻亮度值。
[0052] 進一步地，步驟S6中的太陽模擬光線從不同角度直射對地面時，需保證每個角度 下都實現(xiàn)對衛(wèi)星對地面全覆蓋。
[0053] 進一步地，步驟S6中的太陽直射星體表面導(dǎo)致的雜散輻射值，通過將載荷圖像各 像元灰度值轉(zhuǎn)換為輻亮度值后，減去所述步驟S5中測得的暗室對各像元造成的雜散輻射 值獲得：
[0054]
[0055] 其中，沒、f用于表示入射光線的方向，根據(jù)衛(wèi)星本體坐標(biāo)系OcXbY bZb定義，Θ #口 Θ ^是入射光線與Xb軸夾角的余角，表示光線的俯仰方向；的和#是入射光線在YbOcZ b 平面內(nèi)的投影與Yb軸的夾角，表示光線的方位方向；i表示載荷遙感圖像中第i個像元； 巧知叫⑷為步驟S6中太陽模擬光線從(的，灼)方向直射衛(wèi)星對地面時，太陽直射星體表面導(dǎo) 致的像元i上的雜散輻射亮度；為步驟S5中太陽模擬光線從方向照射時， 暗室本身造成的像元i上的雜散輻射亮度。
[0056] 進一步地，所述步驟S6中的每個像元對太陽光線的抑制比PST，