[發明專利]一種基于能量矩陣的光方向矢量測量方法及系統

在審

• 申請號: 202011503290.3
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112729535A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 桑鵬;曹陽;李保權
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王蔚

1.一種基于能量矩陣的光方向矢量測量方法，基于使用四象限探測器的光矢量測量儀器實現，所述方法包括：

使用四象限探測器的光矢量測量儀器測量待測點的四路光電流值；

根據待測點的四路光電流值計算得到待測點的偏航方向能量值和俯仰方向能量值；

基于待測點的偏航方向能量值和俯仰方向能量值，從預先建立好的能量矩陣中搜索滿足條件的網格坐標；

根據網格坐標采用插值方法得到待測點光方向矢量的旋轉角。

2.根據權利要求1所述的基于能量矩陣的光方向矢量測量方法，其特征在于，所述方法還包括建立能量矩陣的步驟，具體包括：

設置太陽模擬器為光源；

將使用四象限探測器的光矢量測量儀器安裝在二維轉臺上，通過轉動二維轉臺，記錄不同位置的四路光電流強度輸出值，得到能量矩陣。

3.根據權利要求2所述的基于能量矩陣的光方向矢量測量方法，其特征在于，所述將使用四象限探測器的光矢量測量儀器安裝在二維轉臺上，通過轉動二維轉臺，記錄不同位置的四路光電流強度輸出值，得到能量矩陣；具體包括：

將使用四象限探測器的光矢量測量儀器安裝在二維轉臺上，調節使得四象限探測器的水平方向與二維轉臺偏航方向保持平行，四象限探測器的垂直方向與二維轉臺的俯仰方向平行；

轉動二維轉臺，調節太陽模擬器的光軸方向與四象限探測器的法線方向準直，將該位置的光矢量方向定位為能量矩陣的零位置；

轉動二維轉臺的偏航方向至相對于零位置為-φ/2角，φ是光矢量測量儀器在偏航方向上的視場角，轉動二維轉臺的俯仰方向至相對于零位置為-θ/2角，θ是太陽敏感器在俯仰方向上的視場角；

啟動太陽模擬器，記錄在(-φ/2，-θ/2)位置四象限敏感器的四路光電流強度輸出值；

保持二維轉臺的偏航方向不變，以相同的步進角度ε控制二維轉臺的俯仰角至(-φ/2，-θ/2+nε)位置，n大于等于1，并記錄四路光電流強度輸出值，直至二維轉臺的俯仰角至(-φ/2，+θ/2)位置，從而得到偏航方向為-φ/2時各位置上的四路光電流強度輸出值；

將二維轉臺調整至(-φ/2+τ，-θ/2)位置，φ/τ為偶數，保持偏航角度為-φ/2+τ不變，以相同的步進角度ε控制二維轉臺的俯仰角至(-φ/2+τ，-θ/2+nε)位置，n大于等于1，并記錄四路光電流強度輸出值，直至二維轉臺的俯仰角至(-φ/2+τ，+θ/2)位置，從而得到偏航方向為-φ/2+τ時各位置上的四路光電流強度輸出值；從而完成θ×φ視場內m×n個位置的標定，形成m×n的能量矩陣，能量矩陣的每一個元素對應一對旋轉角度和四路光電流強度輸出值。

4.根據權利要求3所述的基于能量矩陣的光方向矢量測量方法，其特征在于，所述根據待測點的四路光電流值計算得到待測點的偏航方向能量值和俯仰方向能量值；具體為：

根據光矢量測量儀器在t時刻測量得到的四象限探測器左上象限光電流值右上象限光電流值左下象限光電流值和右下象限光電流值根據下式計算得到待測點的偏航方向能量值為：

待測點的俯仰方向能量值為：

其中，A表示四象限探測器左上象限，B表示四象限探測器右上象限，C表示四象限探測器左下象限，D表示四象限探測器右下象限，α為偏航角，β為俯仰角。