專利名稱：一種確定星敏感器調(diào)焦環(huán)厚度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定星敏感器調(diào)焦環(huán)厚度的方法，屬于APS星敏感器設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
APS星敏感器的特點為高精度、長壽命、高數(shù)據(jù)更新率和小型化。調(diào)焦是星敏感器產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，調(diào)焦可改變星點成像面積、總能量大小、峰值能量大小，進而影響星點質(zhì)心的提取精度、星敏感器的靈敏度，同時也會影響后期星敏感器的標定精度。目前國內(nèi)外均未見確定高精度星敏感器調(diào)焦環(huán)厚度方法的相關(guān)報道
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種確定星敏感器調(diào)焦環(huán)厚度的方法，提聞了調(diào)焦的精確性。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種確定星敏感器調(diào)焦環(huán)厚度的方法，步驟如下(I)建立由一個調(diào)焦板和四個星點組成的調(diào)焦系統(tǒng)并設(shè)置在暗室中，第一個星點
(0)為中心點，第二個星點(I)在第一個星點(0)的右邊，兩個星點位置的水平距離為0.5視場，第三個星點(2)在第一個星點(0)的右邊，兩個星點位置的水平距離為0.8視場，第四個星點(3)在第一個星點(0)的下方，兩個星點位置的水平距離為0.5視場，四個星點采用平行光管發(fā)光，調(diào)焦板表面涂成黑色；(2)將不同厚度的調(diào)焦環(huán)安裝在光學(xué)鏡頭與探測器本體之間，由安裝不同厚度調(diào)焦環(huán)的星敏感器對四個不同位置的星點進行成像并由數(shù)據(jù)處理計算機對采樣的星點圖像進行處理，得到不同調(diào)焦環(huán)厚度所對應(yīng)的四個星點的亮度和星斑大??；(3)統(tǒng)計不同厚度調(diào)焦環(huán)下第一個星點亮度的變化得到第一個星點亮度的最大值，根據(jù)第一個星點亮度的最大值得到紅光焦面，將紅光焦面所對應(yīng)的調(diào)焦環(huán)作為基準調(diào)焦環(huán)；(4)以基準調(diào)焦環(huán)的厚度為基準將調(diào)焦環(huán)厚度分別減少5um、IOum和15um,重新利用星敏感器對四個不同位置的星點進行成像并由數(shù)據(jù)處理計算機對采樣的星點圖像進行處理，得到不同調(diào)焦環(huán)厚度所對應(yīng)的四個星點的亮度和星斑大小，當同時滿足如下三個條件時得到的調(diào)焦環(huán)厚度為最終的調(diào)焦環(huán)厚度(a)紅光2等星在四個不同位置下的星斑均小于25個像素；(b)紅光2等星在四個星點處的最大亮度值均不小于在紅光焦面上最大亮度值的80% ；(C)第一星點(0)處紅光2等星的最大亮度值最大、藍光最低、紅外和可見光居中。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是(I)在暗室中建立了由一個調(diào)焦板和四個星點組成的調(diào)焦系統(tǒng)，簡化了操作流程，提高了星點成像位置的精度。
(2)采用了四個不同位置星點對調(diào)焦環(huán)厚度進行分析，提高了調(diào)焦的精確性。(3)將紅光焦面所對應(yīng)的調(diào)焦環(huán)作為基準調(diào)焦環(huán)，以基準調(diào)焦環(huán)為基準減少調(diào)焦環(huán)厚度作為待選調(diào)焦環(huán)，優(yōu)化了待選調(diào)焦環(huán)的選擇范圍，提高了調(diào)焦精確度與速度。(4)將星點最大亮度值與紅光焦面上最大亮度值進行比較，并在一定范圍內(nèi)取值，使得常壓下調(diào)焦?jié)M足真空環(huán)境下性能，提高了星敏感器在真空中工作的精確度。(5)在調(diào)焦過程中，分析星斑大小進行調(diào)焦，避免了星斑過大噪聲干擾、星斑過小質(zhì)心不穩(wěn)，提聞星敏感器精度。


圖I為本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖；
圖2為本發(fā)明的調(diào)焦系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式如圖2所示，本發(fā)明的實現(xiàn)方式如下(I)建立由一個調(diào)焦板和四個星點組成的調(diào)焦系統(tǒng)并設(shè)置在暗室中，不同星點位置見圖2，第一個星點0為中心點，第二個星點I在第一個星點0的右邊，兩個星點位置的水平距離為0. 5視場，第三個星點(2)在第一個星點0的右邊，兩個星點位置的水平距離為
0.8視場，第四個星點3在第一個星點0的下方，兩個星點位置的水平距離為0. 5視場，不同星點位置見表1，四個星點采用平行光管發(fā)光，調(diào)焦板表面涂成黑色；不同星點位置對應(yīng)的坐標如表I所示表I不同位置對應(yīng)的坐標
位置坐標
位置 0 (512 + 3,512 + 3)
位置 I (768 + 3,512 + 3)
位置 2 (921 + 3,512 + 3)
位置 3 (512 + 3,768 + 3)(2)將不同厚度的調(diào)焦環(huán)安裝在光學(xué)鏡頭與探測器本體之間，由安裝不同厚度調(diào)焦環(huán)的星敏感器對四個不同位置的星點進行成像并由數(shù)據(jù)處理計算機對采樣的星點圖像進行處理，得到不同調(diào)焦環(huán)厚度所對應(yīng)的四個星點的亮度和星斑大?。?3)統(tǒng)計不同厚度調(diào)焦環(huán)下第一個星點亮度的變化得到第一個星點亮度的最大值，根據(jù)第一個星點亮度的最大值得到紅光焦面，將紅光焦面所對應(yīng)的調(diào)焦環(huán)作為基準調(diào)焦環(huán)；(4)以基準調(diào)焦環(huán)的厚度為基準將調(diào)焦環(huán)厚度分別減少5um、IOum和15um,重新利用星敏感器對四個不同位置的星點進行成像并由數(shù)據(jù)處理計算機對采樣的星點圖像進行處理，得到不同調(diào)焦環(huán)厚度所對應(yīng)的四個星點的亮度和星斑大小，當同時滿足如下三個條件時得到的調(diào)焦環(huán)厚度為最終的調(diào)焦環(huán)厚度(a)紅光2等星在四個不同位置下的星斑均小于25個像素；(b)紅光2等星在四個星點處的最大亮度值均不小于在紅光焦面上最大亮度值的80% ；(c)第一星點(0)處紅光2等星的最大亮度值最大、藍光最低、紅外和可見光居中。本發(fā)明對確定好的調(diào)焦環(huán)重新安裝后進行以下驗證(d)不同位置的成像觀察不同光譜、不同等級的星點，星斑形狀仍然比較規(guī)則。(e)星點能量對稱性 第一星點0處，紅光2 5. 5等的能量對稱性不低于其周圍厚度調(diào)焦環(huán)的情況。(f)星點峰值3X3區(qū)域占整個星點能量的大小。位置0處的紅光2等、紅外光2等、可見光2等星，以星點峰值所處的像素為中心、周圍3X3像素能量和占星點總能量比重不低于其周圍厚度調(diào)焦環(huán)的情況。本發(fā)明首次建立由一個調(diào)焦板和四個星點組成的調(diào)焦系統(tǒng)并設(shè)置在暗室中，提高了星點成像位置的精度；采用了四個不同位置星點對調(diào)焦環(huán)厚度進行分析，提高了調(diào)焦的精確性；將星點最大亮度值與紅光焦面上最大亮度值進行比較，并在一定范圍內(nèi)取值，提高了星敏感器在真空中工作的精確度；將星斑大小考慮進調(diào)焦，提高了星敏感器的精度。精確的調(diào)焦可以提高星圖信噪比，增強星點抗邊緣干擾能力，能夠保證APS星敏感器的精確性、穩(wěn)定性與靈敏度，實現(xiàn)高精度姿態(tài)輸出，該方法可廣泛應(yīng)用于各種星敏感器系統(tǒng)。本發(fā)明未詳細描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1. 一種確定星敏感器調(diào)焦環(huán)厚度的方法，其特征在于步驟如下 (1)建立由一個調(diào)焦板和四個星點組成的調(diào)焦系統(tǒng)并設(shè)置在暗室中，第一個星點(O)為中心點，第二個星點(I)在第一個星點(0)的右邊，兩個星點位置的水平距離為0.5視場，第三個星點(2)在第一個星點(O)的右邊，兩個星點位置的水平距離為0.8視場，第四個星點(3)在第一個星點(0)的下方，兩個星點位置的水平距離為0.5視場，四個星點采用平行光管發(fā)光，調(diào)焦板表面涂成黑色； (2)將不同厚度的調(diào)焦環(huán)安裝在光學(xué)鏡頭與探測器本體之間，由安裝不同厚度調(diào)焦環(huán)的星敏感器對四個不同位置的星點進行成像并由數(shù)據(jù)處理計算機對采樣的星點圖像進行處理，得到不同調(diào)焦環(huán)厚度所對應(yīng)的四個星點的亮度和星斑大小； (3)統(tǒng)計不同厚度調(diào)焦環(huán)下第一個星點亮度的變化得到第一個星點亮度的最大值，根據(jù)第一個星點亮度的最大值得到紅光焦面，將紅光焦面所對應(yīng)的調(diào)焦環(huán)作為基準調(diào)焦環(huán)； (4)以基準調(diào)焦環(huán)的厚度為基準將調(diào)焦環(huán)厚度分別減少5um、IOum和15um,重新利用星敏感器對四個不同位置的星點進行成像并由數(shù)據(jù)處理計算機對采樣的星點圖像進行處理，得到不同調(diào)焦環(huán)厚度所對應(yīng)的四個星點的亮度和星斑大小，當同時滿足如下三個條件時得到的調(diào)焦環(huán)厚度為最終的調(diào)焦環(huán)厚度 (a)紅光2等星在四個不同位置下的星斑均小于25個像素； (b)紅光2等星在四個星點處的最大亮度值均不小于在紅光焦面上最大亮度值的80% ； (c)第一星點(0)處紅光2等星的最大亮度值最大、藍光最低、紅外和可見光居中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種確定星敏感器調(diào)焦環(huán)厚度的方法，首次建立了一個由調(diào)焦板和四個星點組成的調(diào)焦系統(tǒng)并設(shè)置在暗室中，提高了星點成像位置的精度；采用了四個不同位置星點對調(diào)焦環(huán)厚度進行分析，提高了調(diào)焦的精確性；將星點最大亮度值與紅光焦面上最大亮度值進行比較，并在一定范圍內(nèi)取值，提高了星敏感器在真空中工作的精確度；將星斑大小考慮進調(diào)焦，提高了星敏感器的精度。精確的調(diào)焦可以提高星圖信噪比，增強星點抗邊緣干擾能力，能夠保證APS星敏感器的精確性、穩(wěn)定性與靈敏度，實現(xiàn)高精度姿態(tài)輸出，該方法可廣泛應(yīng)用于各種星敏感器系統(tǒng)。
文檔編號G01C25/00GK102679893SQ20121015630
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者劉達, 李春江, 李曉, 李玉明, 鐘紅軍 申請人:北京控制工程研究所