[發(fā)明專利]空間目標(biāo)地面模擬試驗(yàn)光學(xué)特性測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811615645.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN109815550B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟剛;薛蓮;南華;范小禮;鄧蓉;周巖;李亞男;王申兆;劉鑫;劉得成;李志峰;李建華;蔡雯琳;陳墾;高路
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航天長征飛行器研究所
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京格允知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 張沫

1.一種空間目標(biāo)地面模擬試驗(yàn)光學(xué)特性測(cè)量方法，其特征在于：是基于一球形容器構(gòu)建近場(chǎng)測(cè)量環(huán)境，在所述球形容器上外接一段加長通光光程筒構(gòu)建遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量環(huán)境，近場(chǎng)測(cè)量時(shí)在所述球形容器上設(shè)置測(cè)量設(shè)備，遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)在所述加長通光光程筒的遠(yuǎn)程端設(shè)置測(cè)量設(shè)備，在所述球形容器頂部設(shè)置太陽模擬器，球形容器內(nèi)部設(shè)置測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)，轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)置測(cè)試目標(biāo)；

所述測(cè)量設(shè)備是基于將方位角和俯仰角轉(zhuǎn)換為所述轉(zhuǎn)臺(tái)下的旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行測(cè)量，方法如下：

定義兩個(gè)坐標(biāo)系為：固定坐標(biāo)系O_t-X_tY_tZ_t，轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系O_Z-X_zY_zZ_z，X_tO_tY_t平面與X_zO_ZY_z平面平行，O_t在球形容器中心，O_z在轉(zhuǎn)臺(tái)中心；

所述固定坐標(biāo)系下能獲得所述測(cè)量設(shè)備和太陽模擬器的俯仰角和方位角；所述轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系下能獲得所述轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)角；

設(shè)測(cè)量設(shè)備在固定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為O_t0、在轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為O_z0，坐標(biāo)中包含有俯仰角和方位角，根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)方式可知O_z0，進(jìn)一步可求解出測(cè)量設(shè)備在轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系中的方位角和俯仰角，再進(jìn)一步將轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系中的方位角和俯仰角轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間目標(biāo)地面模擬試驗(yàn)光學(xué)特性測(cè)量方法，其特征在于：

設(shè)所述測(cè)量設(shè)備/太陽模擬器的方位角為θ_x、俯仰角為θ_y時(shí),則方向矢量表示為：

假定所述球形容器的半徑為R，轉(zhuǎn)臺(tái)中心在固定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)表示為假定太陽模擬器在轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系下的入射方位角、俯仰角為(α₁，β₁)，則太陽模擬器在固定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)S_t0、在轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)S_z0分別為：

假定測(cè)量設(shè)備在固定坐標(biāo)系中的方位角、俯仰角為θ₄、θ₅，在轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系下方位角、俯仰角為(α₂，β₂)，則觀測(cè)位置在固定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)O_t0，在轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)O_z0為：

其中，

設(shè)轉(zhuǎn)臺(tái)的方位角為θ₁、俯仰角為θ₂、自轉(zhuǎn)角為θ₃，根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)方式可知：令

式中，c_i＝cosθ_i、s_i＝sinθ_i，

考慮到坐標(biāo)平移，則有：

根據(jù)上述兩式則有，

根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系有：

其中，設(shè)θ₀＝θ₁-θ₄，c₀＝cos(θ₀)、s₀＝sin(θ₀)，則有：

將(7)、(8)公式得到的太陽模擬器位置和觀測(cè)位置進(jìn)行歸一化，然后根據(jù)公式(1)求解出其在轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系中的方位角和俯仰角；

再在轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系下，將觀測(cè)位置與太陽位置的方位、俯仰角轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)角：

求解θ₂、θ₃

由公式(7)可知：

根據(jù)式(9)、(3)，此時(shí)計(jì)算方向不考慮R、T，可得：

(1)當(dāng)θ₂∈[-150,0]時(shí)，θ₂＝-cos^-1(t₃)，此時(shí)θ₂有唯一解；

(2)當(dāng)θ₃∈[-180,180]時(shí)，有

特例，s₂＝0時(shí),θ₃為任意值，可假定為θ₃＝0

θ₃有唯一解；

求解θ₅、θ₀

由式(8)可得：

可得：

A[k₃c₂-(k₁c₃-k₂s₃)s₂]＝(Rs₅-T) (10)

令k₀＝k₃c₂-(k₁c₃-k₂s₃)s₂，則有

當(dāng)T＝0時(shí)S₅為第一觀測(cè)面，即赤道面，當(dāng)T≠0時(shí)，S₅在非赤道面上，由上式解出s₅，即可求出θ₅，根據(jù)下式求得θ₀：