[发明专利]一种亚孔径阵列干涉星敏感器

权利要求书

1.一种亚孔径阵列干涉星敏感器，其特征在于：

该星敏感器的光学系统为干涉成像光学系统，干涉成像光学系统是指星敏感器的光学系统入瞳整孔径内有若干个直径小于整孔径的子孔径，且该若干个子孔径排列成阵列，目标发出的光通过该若干个子孔径形成阵列通光孔径，然后经过干涉成像光学系统，对恒星等点状目标在成像面进行干涉成像，获得星点簇像；

所述的星敏感器的干涉成像光学系统的各个子孔径上均有遮光罩；

所述的星敏感器的干涉成像光学系统的入瞳处有掩模板，该掩模板上带有若干个开孔，且该若干个开孔与干涉成像光学系统上的子孔径一一对应。

2.根据权利要求1所述的一种亚孔径阵列干涉星敏感器，其特征在于：干涉成像产生的星点簇所含侧峰数量、能量和空间分布符合如下要求：

设单个侧峰能量占主峰能量的百分比为R，侧峰数量为S，相邻两个侧峰或相邻的主峰和侧峰之间的能量质心的距离为L，相邻两个侧峰或相邻的主峰和侧峰之间的80％能量的外缘的最小距离为L′,各个峰之间独立性因子为T＝L′/L，0≤T1，星点簇的定位精度为A，则评价因子为：

通过改变掩模板的孔径大小和位置空间布局，即改变干涉光学系统的瞳函数，能够得到最佳的星点簇，得到最佳星点簇，也就得到了掩模板的开孔大小、形状和位置，星点簇中所包含的星点个数n的取值方法为：不超过10％主峰能量及以上的所有侧峰数加一，星点簇的侧峰数量不小于2，星点簇的主峰和侧峰以及相邻侧峰之间的最小距离应按照以下准则选取：包含能量峰的80％能量的外缘之间的最小距离不小于0。

3.根据权利要求1所述的一种亚孔径阵列干涉星敏感器，其特征在于：该星敏感器还包括热测控系统，所述的热测控系统为基于光纤光栅传感的仪器整机嵌入式全场热测控系统，用于对星敏感器的整机温度场进行测量；

该星敏感器还包括光电阵列探测器，所述的光电阵列探测器用于感知目标成像，且当目标的亮度达到灵敏度时所成干涉图像的侧峰仍能够被感知；

该星敏感器还包括图像采集电路与信息处理电路，所述的图像采集电路与信息处理电路用于对干涉成像的星图进行提取和匹配处理，还用于姿态计算与输出；

该星敏感器还包括星点簇定位与星点簇图识别模块，所述的星点簇定位与星点簇图识别模块用于对星点簇进行定位以及对星点簇构成的星图进行识别，星点簇为干涉成像光学系统对恒星所成的像，且该像是由一个主峰和若干个侧峰构成。

4.根据权利要求1所述的一种亚孔径阵列干涉星敏感器，其特征在于：

干涉成像光学系统上的子孔径的确定方法为：

接近无限远的目标点发出的光由掩模板的各个孔进入，呈多束成像光束分隔状态，经过干涉成像光学系统成像于焦平面，在焦平面上干涉成像为一个星点簇像斑，这个星点簇像斑的能量和形态分布是由点扩展函数确定的，点扩展函数为掩模板的亚孔径阵列瞳函数的振幅函数模的平方，以星点簇的侧峰数量、能量和空间分布的要求为约束条件，以子孔径面积总和对于整孔径面积的填充因子最大为目标函数，按照光学设计的方法确定子孔径的初始大小和数量以及空间分布，运用光学系统设计软件进行计算得到星点簇的能量和空间分布，如果满足要求则得到子孔径的设计结果，如果不满足要求则进行迭代计算，直至满足要求。

5.根据权利要求1所述的一种亚孔径阵列干涉星敏感器，其特征在于：每个子孔径各有一个遮光罩，遮光罩的光轴均平行于光学系统光轴，遮光罩内部全部采用无光黑漆发黑并设置有挡光环，所有挡光环的内径要保证不遮挡视场且留有安装误差下不遮挡视场；

挡光环通过连接件固定在遮光罩的外壁筒内侧或采用机械加工用一块料直接一体加工出来。

6.根据权利要求2-5任一所述的一种亚孔径阵列干涉星敏感器，其特征在于：

图像采集电路与信息处理器电路是用于高数据更新率如100Hz以上图像采集能力的探测器图像采集电路与信息处理器电路组成的仪器电子学系统，该电路采用三轴的微小型陀螺指示星敏感器的三轴运动瞬时角速率，按照三轴瞬时角速率和焦距值计算相邻两帧图像星点在像面的移动量，将移动后的图像回归到初始图像上，进行多帧图像回归的时间性滤波降噪声定位，每帧图像又采用多峰星点簇空间性滤波定位。