[发明专利]空间目标地面模拟试验光学特性测量方法

权利要求书

1.一种空间目标地面模拟试验光学特性测量方法，其特征在于：是基于一球形容器构建近场测量环境，在所述球形容器上外接一段加长通光光程筒构建远场测量环境，近场测量时在所述球形容器上设置测量设备，远场测量时在所述加长通光光程筒的远程端设置测量设备，在所述球形容器顶部设置太阳模拟器，球形容器内部设置测试转台，转台上设置测试目标；

所述测量设备是基于将方位角和俯仰角转换为所述转台下的旋转角进行测量，方法如下：

定义两个坐标系为：固定坐标系O_t-X_tY_tZ_t，转台坐标系O_Z-X_zY_zZ_z，X_tO_tY_t平面与X_zO_ZY_z平面平行，O_t在球形容器中心，O_z在转台中心；

所述固定坐标系下能获得所述测量设备和太阳模拟器的俯仰角和方位角；所述转台坐标系下能获得所述转台的旋转角；

设测量设备在固定坐标系中的坐标为O_t0、在转台坐标系中的坐标为O_z0，坐标中包含有俯仰角和方位角，根据转台旋转方式可知O_z0，进一步可求解出测量设备在转台坐标系中的方位角和俯仰角，再进一步将转台坐标系中的方位角和俯仰角转换为转台的旋转角。

2.根据权利要求1所述的空间目标地面模拟试验光学特性测量方法，其特征在于：

设所述测量设备/太阳模拟器的方位角为θ_x、俯仰角为θ_y时,则方向矢量表示为：

假定所述球形容器的半径为R，转台中心在固定坐标系中的坐标表示为假定太阳模拟器在转台坐标系下的入射方位角、俯仰角为(α₁，β₁)，则太阳模拟器在固定坐标系中的坐标S_t0、在转台坐标系中的坐标S_z0分别为：

假定测量设备在固定坐标系中的方位角、俯仰角为θ₄、θ₅，在转台坐标系下方位角、俯仰角为(α₂，β₂)，则观测位置在固定坐标系中的坐标O_t0，在转台坐标系中的坐标O_z0为：

其中，

设转台的方位角为θ₁、俯仰角为θ₂、自转角为θ₃，根据转台旋转方式可知：令

式中，c_i＝cosθ_i、s_i＝sinθ_i，

考虑到坐标平移，则有：

根据上述两式则有，

根据坐标转换关系有：

其中，设θ₀＝θ₁-θ₄，c₀＝cos(θ₀)、s₀＝sin(θ₀)，则有：

将(7)、(8)公式得到的太阳模拟器位置和观测位置进行归一化，然后根据公式(1)求解出其在转台坐标系中的方位角和俯仰角；

再在转台坐标系下，将观测位置与太阳位置的方位、俯仰角转换为转台旋转角：

求解θ₂、θ₃

由公式(7)可知：

根据式(9)、(3)，此时计算方向不考虑R、T，可得：

(1)当θ₂∈[-150,0]时，θ₂＝-cos^-1(t₃)，此时θ₂有唯一解；

(2)当θ₃∈[-180,180]时，有

特例，s₂＝0时,θ₃为任意值，可假定为θ₃＝0

θ₃有唯一解；

求解θ₅、θ₀

由式(8)可得：

可得：

A[k₃c₂-(k₁c₃-k₂s₃)s₂]＝(Rs₅-T) (10)

令k₀＝k₃c₂-(k₁c₃-k₂s₃)s₂，则有

当T＝0时S₅为第一观测面，即赤道面，当T≠0时，S₅在非赤道面上，由上式解出s₅，即可求出θ₅，根据下式求得θ₀：