[发明专利]一种白天星体探测装置

说明书

技术领域

本发明属于光学探测仪器设计领域，涉及一种白天星体探测装置。

背景技术

通常来说，人们对星体的探测是在晚上进行的，然而有一些星体是在白天出现的，这种 在白天出现的星体应用寻常的探测方法是很难对之进行探测的。因此对它们的探测就具有了 更大的难度。白天和晚上对星体探测的主要区别在于背景光亮度不同。在白天，目标本身的 信号很弱，而天空背景所产生的信号则较强，加上大气的散射吸收湍流等影响使得目标的对 比度很差，难以识别。白天星体探测的主要难点在于强背景造成的低对比度及低信噪比。因 此为了提高白天探测星体的性能，怎样对背景光的干扰进行抑制、怎样来提高系统的信噪比 以达到探测目的成为了重点。

对于白天无云天空背景下星体的探测，一般采取两种方法：光谱滤波的方法和偏振的方 法。前一种是一个比较传统的方法；后一种是在白天星体探测领域的一个新的尝试。

中科院光电技术研究所的朱耆祥老师，早在上世纪八十年代末期就提出了用光谱滤波法 在白天对星体进行探测(参见：朱耆祥等，利用光谱滤波技术提高CCD对天空微弱目际的探 测能力.飞行器测控技术，1989，(1)17-24)，其他学校和研究所也相继的进行了这方面 的研究，均是应用光谱滤波法，例如中国科学院长春光学精密机械物理所(参见：徐维安.光 谱滤波装置在白天测星中的应用[J].光学精密工程，1996，4(4)：84-88)和中国工程物 理研究院应用电子学研究所(参见：万敏，苏毅，杨锐，等.提高白天观测星体信噪比的方 法研究[J].强激光与粒子束，2003，15(12)：1151.1154.)等。

在白天测星中，光谱滤波是一个公认的行之有效的方法。它可以通过目标星体和天空背 景光的波段范围以及峰值的不同来提高白天探星的能力。光谱滤波法采用滤光片使光学系统 透过给定波段的辐射。利用滤光片消除不需要的辐射光谱成份，由此提高探测器对所需目标 与背景辐射通量之比。

然而光谱滤波法本身也有其固有的缺陷，对一些光谱特性和背景差不多的目标星体的探 测来说，难以应用此方法来提高信噪比。例如，新星的光谱和天空的背景光谱相差不多，因 此应用光谱滤波的方法很难对其进行分辨。

应用偏振法对白天星体进行探测，安徽光学精密机械研究所与我们所几乎同时在进行着 研究工作(参见：叶松，方勇华，孙晓兵，洪津.一种基于偏振信息的恒星白天观测方法[J]. 大气与环境光学学报，2007，5，2(3)：222-226)，他们着重于大气遥偏振方面，积累了很多 的资料。应用的是一个三通道偏振探测系统(偏振方向分别为0°、60°、120°)进行探测。

偏振方法可以在很大程度上弥补光谱滤波法的缺陷，它可以利用目标星体和天空背景光 偏振态的不同来提高信噪比并对星体进行测量。天空背景在散射面与太阳入射光夹角为90 度的位置上，偏振度最大，而在Babinet、Brewster、Arago中性点是零偏振点，当观测方 向在偏离太阳而达到90度之前，在可见光和红外光谱区，观测到的偏振度是逐渐增大的， 在此之后，偏振度开始减小。目标是自然星体，其偏振度理论上为零，虽然在传播过程中受 到了影响，偏振态发生了改变，其偏振度的实际值也并不大。

然而对于天空背景偏振度很小的区域，例如Babinet、Brewster、Arago中性点以及太 阳附近的区域，目标星体和天空背景的偏振度并没有太大的差别，因此在此区域很难提高信 噪比达到探测的目的。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的基于光谱滤波法和偏振法的不足，提供一种白 天星体探测装置，该装置同时采用光谱滤波法和偏振法对白天无云天空背景下的目标星体进 行探测，提高了白天星体的探测性能。