[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

本發明涉及一種用于深空探測的火星目標模擬方法，屬于深空探測應用領域。為了解決現有現有技術缺少一種能夠對火星的位置、大小、輪廓、成像方位、成像灰度進行模擬的方法，在工程實踐中存在技術空白的缺點，而提出一種用于深空探測的火星目標模擬方法。包括：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和投影儀坐標系；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；模擬火星被太陽照亮的區域以及未被照亮的區域；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；將火星的星等映射到計算機的灰度，以顯示在界面上。本發明適用于深空探測模擬軟件。

技術領域

本發明涉及一種用于深空探測的火星目標模擬方法，屬于深空探測應用領域。

背景技術

火星探測器的成本異常昂貴，并花費大量的人力物力，提高火星探測器的精度，降低火星探測器的故障成為必然要求。然而火星探測器的姿態敏感器實時拍攝實際星空并不現實，而且造價昂貴，并且很難做到實時性與動態性，這就對火星目標模擬提出了要求。

在空間目標模擬上，采用的主流技術是動態星模擬器。動態星模擬器的工作原理是：根據接收到的仿真計算機輸出的星體姿態角及軌道位置，通過坐標變換確定即時星敏感器光軸所對應的方向，并從星庫中提取出星敏感器對應視場內的星圖送到星圖生成器上。由于星敏感器的輸入信號是無窮遠處的導航星，因此模擬器必須通過光學系統以平行光方式輸出，為星敏感器接收。

然而，在火星目標模擬研究方面，恒星像點是火星背景，火星本體目標模擬也是其中重要的組成部分。火星在較近距離時不能視作點，此時火星的坐標模擬方法與無窮遠處的恒星模擬方法不同，同時火星的目標模擬中必須包含火星大小的模擬。由于火星不是光源，火星的亮度主要靠反射太陽光，這就需要對火星的明暗、輪廓、成像方位、成像灰度進行模擬，所以火星目標模擬是一個由遠及近，由大到小的過程。需要對火星的位置、大小、輪廓、成像方位、成像灰度進行模擬。

目前的星模擬技術主要集中在恒星像點模擬方面，在火星本體模擬上尚未出現工程實踐的例子。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術缺少一種能夠對火星的位置、大小、輪廓、成像方位、成像灰度進行模擬的方法，在工程實踐中存在技術空白的缺點，而提出一種用于深空探測的火星目標模擬方法。

一種用于深空探測的火星目標模擬方法，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和投影儀坐標系；

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。

本發明的有益效果為：可以對火星的明暗、輪廓、成像方位、成像灰度進行全面的模擬，可以有效的應用到火星探測器的地面目標模擬測試系統中。

附圖說明

圖1為本發明的用于深空探測的火星目標模擬方法的流程圖；

圖2為本發明的SKY2000簡化星表示意圖；

圖3為日心黃道坐標系與姿態敏感器坐標系關系示意圖；

圖4為任一恒星坐標的示意圖；

圖5為姿態敏感器坐標系與CMOS平面坐標系關系示意圖；