[發明專利]低軌空間碎片超低色散光譜特征獲取方法

有效

• 申請號: 201310165212.0
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN103411896A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 唐軼峻;隋成華;武強;王河林;施建青;金小龍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01N21/27
• 分類號: G01N21/27
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本發明涉及低軌空間碎片超低色散光譜特征獲取方法。?

背景技術：

空間碎片，是人類航天活動的產物。自1957年10月前蘇聯發射首顆人造地球衛星以來，人類幾十年的空間探索活動產生了大量的空間碎片；正式編目的可跟蹤目標超過28000個，目前仍在軌的數量超過9600個，其中工作衛星占6%左右。空間碎片已嚴重威脅人類航天活動的安全，成為空間環境的主要污染源，并在一定程度上對航天活動的正常開展產生了影響。?

中國是航天大國，今后的空間活動將愈來愈多，目前我國在軌運行的應用衛星已有數十顆，承擔了氣象觀測、通信、偵察和科學研究等任務，在未來五到十年內，應用衛星的數量可能增加到上百顆。這些應用衛星與國民經濟關系密切，一旦受損，社會影響、經濟影響巨大，甚至危及國家安全；而這些衛星運行區域大都分布在低軌道，處于空間碎片密集區域，受碰撞損傷的威脅很高。同時，持續開展載人航天活動、建立永久的有人值守軌道空間站，將會是中國航天事業發展的必然趨勢。所以可以預期，對載人航天實施空間監測、預警也會成為中國航天不可回避的事實。在這樣的背景下，對空間碎片的觀測技術進行研究，具有重要的現實意義和研究價值。?

傳統空間碎片測量以位置信息測量為主，包括碎片的三維位置坐標、速度、加速度等參數,可衍生出各類地球軌道參數。為了提高碎片的監測預警能力,對測量系統除了要求獲得其位置信息之外,更需要獲得碎片的特征信息，包括從光電傳感器測得的電參數及其統計量,雷達測得的散射截面(RCS)、極化散射矩陣、散射中心分布、一維、二維、三維雷達成像等,光傳感器(望遠鏡、光譜儀)測得的輻射強度、譜密度分布等,可衍生出碎片的形狀、體積、表面材料參數等特征信息。因此測量系統不但是一部望遠鏡,還應是一部顯微鏡,即作為一個測量系統，應該位置信息測量與特征信息測量并舉。?

發明內容：

本發明要克服現有傳統空間碎片測量方法不能反映碎片的特征信息的不足，提供一種低軌空間碎片超低色散光譜特征獲取方法。?

本發明所述的低軌空間碎片超低色散光譜特征獲取方法,包括如下步驟：?

步驟1，獲取圖像光譜；?

1.1觀測前利用亮恒星進行望遠鏡系統的指向校正；?

選取亮恒星用作指向校正，當該亮星處于望遠鏡系統視場中心時，說明望遠鏡系統已做好指向校正；?

1.2設置CCD控制軟件的參數；?

所述參數包括曝光時間、數據讀出速度等；?

1.3拍攝暗場和平場圖像備用；?

該步驟用于確定CCD的誤差，ADU值應在線性光電計數范圍內，在后續數據處理過程中，要用CCD相應區域的BIAS、平場來改正和剔除宇宙線；?

1.4拍攝光譜流量標準星及波長定標星的圖像光譜；?

拍攝的光譜流量標準星及波長定標星的圖像光譜均為圖像光譜；?

1.5將待觀測空間碎片的星歷表輸入望遠鏡控制軟件，控制望遠鏡指向觀測空間碎片，在同一時間范圍內，同一位置附近，拍攝大氣層內的空間碎片和太陽光譜類型（G2V型）標準星的圖像光譜；?

空間碎片及G型光譜標準星的圖像光譜同步拍攝；?

步驟2，對步驟1獲得的圖像光譜進行一維光譜抽取；?

光譜流量標準星、波長定標星、空間碎片及G2V型光譜標準星的圖像光譜均進行一維光譜抽取；?

光譜的抽取僅對點源光譜操作，光譜的抽取過程包括：源的搜索、光譜的追蹤、測量孔徑的選取、天光背景的扣除和光譜的抽取；?

步驟3，對空間碎片一維光譜進行波長標定；?

利用波長定標星一維抽取光譜中的發射線或吸收線對空間碎片一維抽取光譜進行波長標定，擬合波長的二次分布函數，計算像元位置與波長大小的對應關系；?

步驟4，對空間碎片一維光譜進行流量標定，得到空間碎片超低色散特征；?

利用太陽光譜類型標準星一維抽取光譜對空間碎片一維抽取光譜進行流量標定；?

由于空間碎片大氣層內的光譜流量f_目標內(λ，t)是空間碎片大氣層外流量與大氣消光因子、光學系統透過率因子乘積的結果，測量結果受大氣吸收、大氣視寧度、光學系統等影響，需扣除上述因素的影響；?

f_目標內(λ,t)=f_太陽(λ)·σ(λ,t)·τ_A(λ,t)·τ_T(λ)·τ_G(λ)·τ_CCD(λ)???（4）?

其中：?