[發明專利]一種用于深空探測的火星目標模擬方法

有效

• 申請號: 201611237960.5
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106586041B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 王驄;丁明理;韋雙余;陳玉明;宋旭偉;張永強;李賢;楊光磊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種用于深空探測的火星目標模擬方法，其特征在于，包括火星坐標模擬步驟、火星成像大小模擬步驟、火星成像輪廓模擬步驟、火星成像方位模擬步驟以及火星成像灰度模擬步驟：其中，

火星坐標模擬步驟用于將火星中心坐標從日心黃道坐標系變換到顯示器平面坐標系；

火星成像大小模擬步驟用于根據火星探測器的成像視場和火星與火星探測器的相對距離關系計算出火星的成像大小；

火星成像輪廓模擬步驟用于模擬火星被太陽照亮的區域以及未被照亮的區域；

火星成像方位模擬步驟用于根據太陽、火星、探測器的相對位置關系計算火星輪廓的成像方位；

火星成像灰度模擬步驟用于將火星的星等映射到計算機的灰度，以顯示在界面上。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述各步驟前執行的預處理步驟，所述預處理步驟具體為：

對SKY2000星表中的每個數據項中的參數進行刪減，僅保留每個數據項在J2000下恒星的赤經、赤緯、星等的參數信息，并將所有數據項按照赤經由大到小進行排列。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述火星坐標模擬步驟包括：

步驟A1：確定火星探測器的中心坐標視軸指向；

步驟A2：將用于描述火星探測器的姿態四元數轉換為視軸的赤經、赤緯；

步驟A3：將日心黃道坐標系在星表下的火星坐標和火星探測器坐標轉換為姿態敏感器坐標系下的坐標；

步驟A4：確定火星在顯示器平面坐標系和投影儀坐標系的中心坐標。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟A2中，視軸的赤經α₀、赤緯δ₀的表達式為：

其中，A_zx＝2(q₁q₃+q₂q₄)，A_zy＝2(q₂q₃-q₁q₄)，A_zz＝-q₁²-q₂²+q₃²+q₄²，

q¹,q²,q³,q⁴分別為姿態四元數q＝[q¹,q²,q³,q⁴]^T的對應分量。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，火星成像大小模擬步驟包括：

步驟B1：通過火星探測器的成像視場和火星與火星探測器的相對距離關系確定火星的成像大小；

步驟B2：通過CMOS相機面陣的模擬像元尺寸的大小確定成像的像元數。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟B2中，成像的像元數由以下公式確定：

其中，n_x為X方向上所占像元數，n_y為Y方向所占像元數，tmpPixelsizeX為CMOS相機面陣X方向上的像元尺寸，tmpPixelsizeY為相機面陣Y方向上的像元尺寸；r為火星成像在CMOS相機面陣上的半徑。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，火星成像輪廓模擬步驟包括：

步驟C1：以太陽、火星和火星探測器所成的平面為基準平面，計算火星到探測器矢量與火星到太陽矢量夾角為0-180°時，火星輪廓在CMOS平面的二維成像輪廓。