[发明专利]一种恒星与地球紫外临边的探测装置及探测方法

说明书

本发明属于航空探测技术领域，提供了一种恒星与地球紫外临边的探测装置及探测方法，包括：恒星探测镜头、对称地均布于恒星探测镜头的四周且观测视轴方向指向地球中心的4个地球临边探测镜头，图像传感器包括4个用于分别接收所述4个地球临边探测镜头探测图像的圆形区域(，以及位于4个所述圆形区域的中心圆区域，恒星探测镜头(1)的成像范围区域位于所述中心圆区域；恒星探测镜头用于将恒星成像在中心圆区域，4个地球临边探测镜头用于将地球临边的单边部分环带成像在所述圆形区域上，以对星体进行观测。上述探测装置临边观测角度范围大，能够适应于4000km～36000km轨道范围内对地球临边的观测，适用于变轨和定轨道飞行器应用。

技术领域

本发明涉及航空探测技术领域，尤其涉及一种恒星与地球紫外临边的探测装置及探测方法。

背景技术

天文导航通过不同天体测量组合和技术算法可以实现姿态、位置、速度等全方位的自主导航信息输出，具有安全可靠、高精度、全天实时、精度不随时间漂移等诸多优点，广泛应用于民用、国防、军工等领域。

星敏感器是目前精度最高的天文导航器，可提供秒级的姿态精度，但无法提供飞行器的位置信息，需与其他敏感器协同工作来完成飞行器的全方位自主导航。太阳敏感器和红外地平仪等是目前可与星敏感器系统工作提供姿态和位置信息的导航器，但由于太阳敏感器和红外地平仪等设备测量精度低，难以满足目前对姿态和位置的更高精度需求。由于地球临边具有较稳定的紫外辐射特性，紫外地球敏感器可获得较高的地心矢量精度，星敏感器和紫外地球敏感器的协同工作可提供高精度的导航信息。

星敏感器和紫外地球敏感器的探测方向不同，星敏感器视轴方向与地心矢量方向夹角大于90°，目前星敏感器和紫外地球敏感器复合探测多采用“锥反射镜”实现视场和探测器复用的方案(《三轴紫外光学成像敏感器》，这种方案具有4个不足之处：临边观测角度范围小、单边20°、不适用于变轨道飞行器；观星视场受临边视场限制、且杂光难抑制；观星视场与临边观测视场相互限制；通过半反半透镜进行光路复合，采用球形镜设计，成像像面为曲面，加工制造及装调难度大，工程实现代价高。

故有必要提出一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种恒星与地球紫外临边的探测装置及探测方法，以解决现有星体探测时难以满足对姿态和位置高精度探测以及设备加工难度大，工程实现代价高的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种恒星与地球紫外临边的探测装置，所述探测装置包括恒星探测镜头、对称地均布于所述恒星探测镜头的四周且观测视轴方向指向地球中心的4个地球临边探测镜头，所述恒星探测镜头1的观测方向与所述地球临边探测镜头相反；

所述图像传感器包括4个用于分别接收所述4个地球临边探测镜头探测图像的圆形区域，以及位于4个所述圆形区域的中心圆区域，所述圆形区域相对于所述中心圆区域中心对称，所述恒星探测镜头的成像范围区域位于所述中心圆区域；

所述恒星探测镜头用于将恒星成像在所述中心圆区域，所述4个地球临边探测镜头用于将地球临边的单边部分环带成像在所述圆形区域上，以对星体进行观测。

可选地，所述恒星探测镜头和所述4个地球临边探测镜头的成像焦面为同一平面。

可选地，所述恒星探测镜头的焦距范围为20mm～200mm，F/#范围为1.2～2.5，成像视场2ω范围为10°～40°，成像光谱范围为：450nm～850nm。

可选地，所述4个地球临边探测镜头的焦距范围为10mm～50mm，F/#范围为1.5～4，成像视场2ω范围为25°～40°，成像光谱范围为：270nm～350nm。

可选地，所述图像传感器还用于在4个所述地球临边探测镜头将地球临边环带分别成像于所述4个圆形区域上之后，对所成图像进行拟合，得到地球轮廓圆，以计算地心矢量的大小和方向。