[发明专利]一种舷窗式星敏系统测试方法

权利要求书

1.一种舷窗式星敏感器系统测试方法，其特征在于步骤如下：

1)使用单星模拟器对带舷窗和不带舷窗式星敏感器进行测试，验证舷窗对星敏感器定姿精度的影响；

2)在实际星空背景下通过星敏感器拍图测试舷窗对星敏感器星等探测灵敏度影响；

3)将带舷窗与不带舷窗的星敏感器对准某一天区连续工作一段时间，测试舷窗对星敏感器静态测量精度的影响；

4)将带舷窗与不带舷窗的星敏感器置于转台上旋转，测试舷窗对星敏感器动态跟踪性能影响；

5)利用太阳模拟器测试舷窗对星敏感器杂散光保护角的影响。

2.根据权利要求1所述的一种舷窗式星敏感器系统测试方法，其特征在于：所述步骤2)的具体测试方法为：将星敏感器对准真实星空拍图，得到不带舷窗与带舷窗时视场内恒星的星等，及所拍摄图像的对应像素灰度值；如果不带舷窗与带舷窗时星等均满足不低于5.5等星，且拍摄图像的对应像素灰度值变化小于10％，则舷窗不影响星敏感器星等探测能力及星图识别功能；如果带舷窗时探测星等低于5.5等星，或者对应像素灰度值变化超出10％，则舷窗影响星敏感器星等探测能力及星图识别功能。

3.根据权利要求1所述的一种舷窗式星敏感器系统测试方法，其特征在于：所述步骤3)的具体测试方法为：在真实星空背景下，将星敏感器对准某一天区连续工作一段时间，将该段时间内星敏感器输出的四元数转换为姿态角，并统计静态测量精度；带舷窗后比对测试，如果带舷窗与不带舷窗的静态测量精度差值在1″以内，则舷窗对星敏感器测量精度无影响；如果带舷窗与不带舷窗时静态测量精度差值超出1″，则舷窗对星敏感器测量精度有影响。

4.根据权利要求1所述的一种舷窗式星敏感器系统测试方法，其特征在于：所述步骤4)的具体测试方法为：在真实星空背景下将星敏感器置于转台上以预设角速度旋转，保证测试星敏感器在该预设角速度下稳定跟踪，输出四元数持续更新且有效；加舷窗比对测试，如果星敏感器仍能稳定跟踪，则舷窗对星敏感器动态跟踪性能无影响；如果星敏感器不能稳定跟踪，输出四元数出现短时间不更新，则舷窗对星敏感器动态跟踪性能有影响。

5.根据权利要求1所述的一种舷窗式星敏感器系统测试方法，其特征在于：所述步骤5)测试舷窗对星敏感器杂散光保护角的影响的具体过程为：在暗室条件下，将星敏感器不带舷窗置于转台上，设置太阳模拟器与星敏感器光轴成40°夹角，使太阳模拟器的光强达到0.5个太阳常数，用星敏感器进行拍图，如果所拍图像灰度值小于180，则该角度满足星敏感器杂散光保护角；将舷窗固定到星敏感器前方拍图，如果相同角度下图像灰度值小于180，说明舷窗对星敏感器杂散光保护角无影响；如果图像灰度值大于180，说明舷窗对星敏感器杂散光保护角有影响。

6.根据权利要求1所述的一种舷窗式星敏感器系统测试方法，其特征在于：所述步骤1)的具体方法为：

11)将星敏感器置于转台上，使单星模拟器与星敏感器的初始位置对准；在视场范围内，随机生成均匀分布的N个转台位置序列(α₁,β₁),(α₂,β₂),…(α_i,β_i)…,(α_N,β_N)，i＝1,2,……,N，其中α_i、β_i分别表示转台的俯仰角、偏航角；在(α_i,β_i)处采集星点质心坐标(x_ij,y_ij)，j＝1,2,……,M；N和M为正整数；

12)求取星敏感器静态精度

A)求取星点质心定位精度

星点在转台转角(α_i,β_i)处沿星敏感器x,y方向的质心定位精度(η_xi,η_yi)：

η_xi＝σ_xi·θx,σ_xi＝std(x_i1,x_i2,...,x_iM)

η_yi＝σ_yi·θy,σ_yi＝std(y_i1,y_i2,...,y_iM)

其中x，y为沿星敏感器图像传感器的行方向与列方向；θx、θy分别为图像传感器x、y方向一个像元对应的角度；(σ_xi,σ_yi)为(x_ij,y_ij)，j＝1,2,……,M的标准差；

则星敏感器在N个转台位置的质心定位精度为：

B)求取空间随机误差

根据转台转角(α_i,β_i)得到该方向星矢量在星敏感器探测器上的理论坐标值(p_i,q_i)：

式中f_c为星敏感器镜头焦距，即镜头光学中心到图像传感器平面的距离；(a,b)为星敏感器光学主点，即星敏感器光轴在图像传感器成像面的坐标；(Dx,Dy)为星敏感器像元尺寸；

星敏感器在每个测试点(α_i,β_i)与测量的M个星点质心(x_ij,y_ij)均值的测角误差(δ_xi,δ_yi)表示为：

计算获得(δ_xi,δ_yi)在N个转台位置的均值与标准差(τ_δx,τ_δy)：

(τ_δx,τ_δy)为静态情况下星敏感器x,y方向的空间随机误差；

C)星敏感器的静态精度为：

其中N_star为星敏感器视场内参与姿态计算的恒星个数；

13)将舷窗固定在星敏感器前方，用上述方法测试舷窗式星敏感器静态精度；如果带舷窗与不带舷窗的静态精度差别在1″以内，则舷窗对星敏感器测量精度无影响；如果带舷窗与不带舷窗时静态精度差别超出1″，则舷窗对星敏感器测量精度有影响。