一種衛(wèi)星雜散光的分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雜散光分析方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種衛(wèi)星雜散光的分析方法，對 衛(wèi)星的布局及光學(xué)載荷雜散光抑制方案具有重要的指導(dǎo)意義；也可以對在研型號進行雜散 光仿真分析、驗證。
【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)載荷在軌極易受到雜散光干擾，雜散光不僅影響光學(xué)載荷信噪比，還可在特 定時段或光照條件下，造成成像數(shù)據(jù)失效，嚴(yán)重的甚至造成光學(xué)載荷嚴(yán)重飽和，從而喪失成 像能力。對于配置高靈敏光學(xué)載荷的衛(wèi)星，除載荷內(nèi)部進行遮光罩、消光光闌、消光涂層處 理、多次折返等消光措施外，還須在整星層面考慮雜散光的抑制措施。
[0003] 根據(jù)雜散光分析結(jié)果，利用整星級雜散光測試和驗證系統(tǒng)，針對各衛(wèi)星特點，設(shè)計 各工況下的雜散光測試方案，并進行驗證測試。
[0004]目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說明或報道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資 料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了滿足光學(xué)衛(wèi)星在軌成像性能的要求，本發(fā)明的目的在于提供一種切實可行的 用于衛(wèi)星雜散光分析的衛(wèi)星雜散光的分析方法。
[0006] 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。
[0007] -種衛(wèi)星雜散光的分析方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟1，建立衛(wèi)星初步模型，所述衛(wèi)星初步模型的衛(wèi)星平臺及各光學(xué)載荷的輪廓與 衛(wèi)星真實產(chǎn)品狀態(tài)一致；
[0009] 步驟2,核實衛(wèi)星真實產(chǎn)品星表材料的特征屬性；
[0010] 步驟3,根據(jù)衛(wèi)星真實產(chǎn)品星表材料的特征屬性，進行星表材料的BRDF(雙向反射 分布函數(shù)，Bidirectional Reflectance Distribution Function)測試，獲得 ABg 模型三 參數(shù)；
[0011] 步驟4,將已建好的衛(wèi)星初步模型導(dǎo)入TracePro軟件；
[0012] 步驟5,根據(jù)步驟2中得到的星表材料的特征屬性以及步驟3中得到的六取模型三 參數(shù)，對衛(wèi)星初步模型設(shè)置星表材料的特性參數(shù)，形成衛(wèi)星模型；
[0013] 步驟6,建立太陽模擬源特性；
[0014] 步驟7,根據(jù)步驟6中得到的太陽模擬源特性，完成光線追跡，得到太陽模擬源對 衛(wèi)星模型的光學(xué)載荷敏感器件影響程度。
[0015] 優(yōu)選地，所述步驟1中的衛(wèi)星初步模型通過衛(wèi)星真實產(chǎn)品的平臺各分系統(tǒng)及載荷 單位提供設(shè)計模型，確保衛(wèi)星初步模型的準(zhǔn)確性；
[0016] 所述平臺各分系統(tǒng)包括：結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)、天線分系統(tǒng)、測控分系統(tǒng)、太陽電池陣分系 統(tǒng)及熱控分系統(tǒng)；所述載荷單位為具體使用單位。
[0017] 優(yōu)選地，所述衛(wèi)星初步模型被TracePro軟件所兼容。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟2中的星表材料的特征屬性，包括星表材料名稱、星表材料材 質(zhì)。
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟3中的模型三參數(shù)，通過對星表材料BRDF測試，獲取不同空 間位置反射福射能量反演而得。
[0020] 優(yōu)選地，所述模型三參數(shù)反演方法采用最小二乘法。
[0021] 優(yōu)選地，所述步驟5中的星表材料的特性參數(shù)，包括星表材料材質(zhì)以及ABg模型的 三個散射特性參數(shù)A、B、g。
[0022] 優(yōu)選地，所述步驟6中的太陽模擬源特性，根據(jù)衛(wèi)星軌道特性參數(shù)以及太陽特性 參數(shù)建立。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0024] (1)提供了一種衛(wèi)星雜散光的分析方法，填補了現(xiàn)有技術(shù)中的空白；
[0025] (2)對衛(wèi)星的布局及光學(xué)載荷雜散光抑制方案具有重要的指導(dǎo)意義；
[0026] (3)同樣也可以對在研型號進行雜散光仿真分析、驗證。
【附圖說明】
[0027] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0028] 圖1為衛(wèi)星雜散光分析方法流程圖。
[0029] 圖2為BRDF測試原理圖。
[0030] 圖3為ABg模型反演原理圖。
[0031] 圖中：1為光源系統(tǒng)；2為待測樣片；3為探測系統(tǒng)；4為電機A ;5為電機B ;6為電 機C
【具體實施方式】
[0032] 下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)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(xì)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。
[0033] 實施例
[0034] 本實施例提供了一種衛(wèi)星雜散光的分析方法，包括如下步驟：
[0035] (1)建立衛(wèi)星初步模型，衛(wèi)星初步模型的衛(wèi)星平臺及各光學(xué)載荷的輪廓應(yīng)與衛(wèi)星 真實廣品狀態(tài)一致；
[0036] (2)核實衛(wèi)星真實產(chǎn)品星表材料的特征屬性；
[0037] (3)根據(jù)衛(wèi)星真實產(chǎn)品星表材料的特征屬性，進行星表材料的BRDF測試，獲得ABg 模型三參數(shù)；
[0038] (4)將已建好的衛(wèi)星初步模型導(dǎo)入TracePro軟件；
[0039] (5)對衛(wèi)星初步模型設(shè)置星表材料的特性參數(shù)；
[0040] (6)建立太陽模擬源特性；
[0041] (7)根據(jù)太陽模擬源特性，完成光線追跡，得到太陽模擬源對載荷敏感器件影響程 度。
[0042] 進一步地，步驟（1)中的所述衛(wèi)星模型由平臺各分系統(tǒng)及載荷單位提供產(chǎn)品的設(shè) 計模型，確保模型的準(zhǔn)確性。
[0043] 進一步地，所述的模型被TracePro軟件所兼容。
[0044] 進一步地，步驟（2)中的所述星表材料的屬性，包括材料名稱、材質(zhì)。
[0045] 進一步地，步驟（3)中的所述模型三參數(shù)，是通過對星表材料BRDF測試，獲得 不同空間位置反射輻射能量反演而得。
[0046] 進一步地，所述的模型三參數(shù)反演方法，具體為：最小二乘法。
[0047] 進一步地，步驟（5)中的所述星表材料的特性參數(shù)，具體為：材料的材質(zhì)、散射特 性參數(shù)A、B、g。
[0048] 進一步地，步驟（6)中的所述太陽模擬源特性，根據(jù)衛(wèi)星軌道特性參數(shù)、太陽特性 參數(shù)建立。
[0049] 下面結(jié)合附圖，對本實施例進一步描述，本實施例滿足了光學(xué)衛(wèi)星在軌成像性能 的要求。
[0050] 參見圖1、圖2和圖3,詳見下文描述：
[0051] 衛(wèi)星的細(xì)微結(jié)構(gòu)可能對雜散光的傳輸路徑影響重大，所建模型需盡量與真實產(chǎn)品 一致；建立的整星模型（衛(wèi)星初步模型）最終導(dǎo)入TracePr 0軟件中分析，所建模型應(yīng)能被 該軟件兼容。
[0052] 核實衛(wèi)星真實產(chǎn)品表面材料的屬性，包括材料的名稱及材質(zhì)，將材料的樣片進行 BRDF測試，測試原理圖見圖2。光源系統(tǒng)1以方位角0°，俯仰角Θ A射到待測樣片2上， 探測系統(tǒng)3在不同方位角及俯仰角下測量反射輻照能量。
[0053] 基于最小二乘法，根據(jù)BRDF測試數(shù)據(jù)反演得到A、B、g三個參數(shù)，即可建立該材料 的表面散射特性。表達(dá)式如下：
[0055] 式中，A、B、g是擬合系數(shù)。一般而言A、B、g的取值與光學(xué)元件材料、拋光方法和 拋光角度有關(guān)，β、如圖3所示，分別為散射方向的單位向量r在表面上的投影和鏡面 方向的單位向量 r〇在表面上的投影。
[0056] 若衛(wèi)星模型較為復(fù)雜，影響TracePr0軟件分析速度或精度，可對模型適當(dāng)簡化或 收縮包絡(luò)，但不能改變模型的表面狀態(tài)。
[0057] 衛(wèi)星模型導(dǎo)入TracePr0軟件后，對衛(wèi)星表面材料進行屬性設(shè)置。主要定義材料的 材質(zhì)，并建立材料的模型，分別定義A、B、g三參數(shù)。
[0058] 根據(jù)衛(wèi)星在軌運行的軌道參數(shù)及太陽特性，建立太陽模擬輻射源，開始光線追跡， 光學(xué)敏感面上的輻射即為雜散光能量?？煞治鲭s散光的分布、能量的強弱，及來源情況，從 而為雜散光抑制提供有效方案。
[0059] 本實施例取得了如下的有益效果：
[0060] (1)提供了一種衛(wèi)星雜散光的分析方法，填補了現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于衛(wèi)星雜散光分析 的空白；
[0061] (2)對衛(wèi)星的布局及光學(xué)載荷雜散光抑制方案具有重要的指導(dǎo)意義；
[0062] (3)同樣也可以對在研型號進行雜散光仿真分析、驗證。
[0063] 以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影 響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1. 一種衛(wèi)星雜散光的分析方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，建立衛(wèi)星初步模型，所述衛(wèi)星初步模型的衛(wèi)星平臺及各光學(xué)載荷的輪廓與衛(wèi)星 真實廣品狀態(tài)一致； 步驟2,核實衛(wèi)星真實產(chǎn)品星表材料的特征屬性； 步驟3,根據(jù)衛(wèi)星真實產(chǎn)品星表材料的特征屬性，進行星表材料的BRDF測試，獲得ABg 模型三參數(shù)； 步驟4,將已建好的衛(wèi)星初步模型導(dǎo)入TracePro軟件； 步驟5,根據(jù)步驟2中得到的星表材料的特征屬性以及步驟3中得到的模型三參 數(shù)，對衛(wèi)星初步模型設(shè)置星表材料的特性參數(shù)，形成衛(wèi)星模型； 步驟6,建立太陽模擬源特性； 步驟7,根據(jù)步驟6中得到的太陽模擬源特性，完成光線追跡，得到太陽模擬源對衛(wèi)星 模型的光學(xué)載荷敏感器件影響程度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星雜散光的分析方法，其特征在于，所述步驟1中的衛(wèi)星初 步模型通過衛(wèi)星真實產(chǎn)品的平臺各分系統(tǒng)及載荷單位提供設(shè)計模型，確保衛(wèi)星初步模型的 準(zhǔn)確性。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星雜散光的分析方法，其特征在于，所述衛(wèi)星初步模型被 TracePro軟件所兼容。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星雜散光的分析方法，其特征在于，所述步驟2中的星表材 料的特征屬性，包括星表材料名稱、星表材料材質(zhì)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星雜散光的分析方法，其特征在于，所述步驟3中的ABg模 型三參數(shù)，是通過對星表材料BRDF測試，獲取不同空間位置反射輻射能量反演而得。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的衛(wèi)星雜散光的分析方法，其特征在于，所述模型三參數(shù)反 演方法米用最小二乘法。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星雜散光的分析方法，其特征在于，所述步驟5中的星表材 料的特性參數(shù)，包括星表材料材質(zhì)以及模型的三個散射特性參數(shù)A、B、g。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星雜散光的分析方法，其特征在于，所述步驟6中的太陽模 擬源特性，根據(jù)衛(wèi)星軌道特性參數(shù)以及太陽特性參數(shù)建立。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種衛(wèi)星雜散光的分析方法，包括步驟：建立衛(wèi)星模型，衛(wèi)星平臺及各光學(xué)載荷的輪廓應(yīng)與真實產(chǎn)品狀態(tài)一致；核實衛(wèi)星星表材料的特征屬性；進行星表材料的BRDF測試，獲得ABg模型三參數(shù)；將己建好的衛(wèi)星模型導(dǎo)入TracePro軟件，設(shè)置星表材料的特性參數(shù)；建立模擬輻射源特性；完成光線追跡，得到太陽輻射源對載荷敏感器件影響程度。本發(fā)明取得了如下的有益效果：(1)提供了一種衛(wèi)星雜散光的分析方法，填補了現(xiàn)有技術(shù)中的空白；(2)對衛(wèi)星的布局及光學(xué)載荷雜散光抑制方案具有重要的指導(dǎo)意義；(3)同樣，也可以對在研型號進行雜散光仿真分析、驗證。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105046010
【申請?zhí)枴緾N201510466059
【發(fā)明人】何軍, 楊勇, 汪少林, 趙其昌, 代海山, 李云端
【申請人】上海衛(wèi)星工程研究所
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月31日