[发明专利]一种点目标探测相机焦面对接系统及方法

说明书

本发明涉及一种点目标探测相机焦面对接系统及方法，解决了点目标探测器器在不同星等下的弥散斑大小依赖于图像处理技术，且得到的全视场弥散斑数据不稳定的问题。该对接系统包括：点目标探测相机和多组单星模拟器，点目标探测相机包括光学系统和探测器，单星模拟器包括积分球光源和平行光管，积分球光源的进光口设置有电控线性光阑，出光口设置有星点板，平行光管的焦面位于积分球光源的星点板处；多组单星模拟器的出光口照亮同一平面，光学系统的入瞳设置在多组单星模拟器出光口共同照亮的平面上，且多组单星模拟器的光束方向覆盖点目标探测相机的不同视场。同时，本发明还提供一种点目标探测相机焦面对接方法。

技术领域

本发明涉及光电测试领域，具体涉及一种点目标探测相机焦面对接系统及方法。

背景技术

星敏感器是一种广泛应用于空间飞行器定位、姿态测量的点目标探测相机，主要由光学系统和探测器组成。它通过对视场内天体恒星目标的定位，可获得角秒级精度的飞行器姿态信息，故其成像性能主要是针对点目标成像能力-弥散斑大小考核的。

星敏感器对天体恒星目标的定位能力主要通过两个阶段形成，第一阶段为光学系统设计加工测试，完成光学系统的弥散斑测定，验证光学系统在一定的工作距下，具备成规定大小弥散斑的能力；第二阶段是光学系统与面阵探测器装配集成阶段，在给定的工作距下，完成面阵探测器的定位，即焦面对接。

目前，星敏感器的焦面对接采用以下方法实现，通过单个单星模拟器给定某一星等的星点目标，采用图像处理技术，得到该星等下的弥散斑大小。将星敏感器置于转台上，通过转台给定不同视场下的弥散斑大小，通过微调探测器与光学系统的空间关系，使得全视场的弥散斑满足要求，从而完成焦面对接。该方法主要存在以下问题：

(1)该方法通过图像处理技术分析单一星等的星点目标，得到该星等下的弥散斑大小，未能反映星敏感器整个工作段的成像性能，故对于不同星等下的弥散斑大小依赖于图像处理技术；

(2)不同视场下的弥散斑分时获取，探测器长时间工作产生的热效应敏感性以及光学系统不同视场的差异性均对点目标探测器的弥散斑有较大影响，该方法未能分离此两类影响，故得到的全视场弥散斑数据不稳定。

发明内容

本发明的目的是解决点目标探测器器在不同星等下的弥散斑大小依赖于图像处理技术，且得到的全视场弥散斑数据不稳定的问题，而提供一种点目标探测相机焦面对接系统及方法。

本发明的技术方案是：

一种点目标探测相机焦面对接系统，包括点目标探测相机，所述点目标探测相机包括光学系统和探测器，其特殊之处在于：还包括多组单星模拟器，所述单星模拟器包括积分球光源和平行光管，所述积分球光源的进光口设置有电控线性光阑，出光口设置有星点板，所述平行光管的焦面位于积分球光源出口的星点板处；多组单星模拟器的出光口照亮同一平面，所述光学系统的入瞳设置在多组单星模拟器出光口共同照亮的平面上，且多组单星模拟器的光束方向覆盖点目标探测相机的不同视场。

进一步地，单星模拟器至少为五组，其中一组单星模拟器设置在中心视场，其余多组单星模拟器设置在中心视场单星模拟器的四周。

进一步地，单星模拟器为九组。

进一步地，九组单星模拟器为田字形设置。

进一步地，通过下式选取单星模拟器，光学系统的焦距fS、入瞳直径D、平行光管的焦距f_M和星点板星点孔直径d应满足以下关系；

2f_S≤f_M≤10f_S   (1)

d＝1.22λf_M/D   (2)

其中：λ表示中心波长。

同时，本发明还提供一种点目标探测相机焦面对接方法，包括以下步骤：