[發明專利]一種亞孔徑陣列干涉星敏感器

在審

• 申請號: 202110325926.8
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113048975A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 郝云彩
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

1.一種亞孔徑陣列干涉星敏感器，其特征在于：

該星敏感器的光學系統為干涉成像光學系統，干涉成像光學系統是指星敏感器的光學系統入瞳整孔徑內有若干個直徑小于整孔徑的子孔徑，且該若干個子孔徑排列成陣列，目標發出的光通過該若干個子孔徑形成陣列通光孔徑，然后經過干涉成像光學系統，對恒星等點狀目標在成像面進行干涉成像，獲得星點簇像；

所述的星敏感器的干涉成像光學系統的各個子孔徑上均有遮光罩；

所述的星敏感器的干涉成像光學系統的入瞳處有掩模板，該掩模板上帶有若干個開孔，且該若干個開孔與干涉成像光學系統上的子孔徑一一對應。

2.根據權利要求1所述的一種亞孔徑陣列干涉星敏感器，其特征在于：干涉成像產生的星點簇所含側峰數量、能量和空間分布符合如下要求：

設單個側峰能量占主峰能量的百分比為R，側峰數量為S，相鄰兩個側峰或相鄰的主峰和側峰之間的能量質心的距離為L，相鄰兩個側峰或相鄰的主峰和側峰之間的80％能量的外緣的最小距離為L′,各個峰之間獨立性因子為T＝L′/L，0≤T1，星點簇的定位精度為A，則評價因子為：

通過改變掩模板的孔徑大小和位置空間布局，即改變干涉光學系統的瞳函數，能夠得到最佳的星點簇，得到最佳星點簇，也就得到了掩模板的開孔大小、形狀和位置，星點簇中所包含的星點個數n的取值方法為：不超過10％主峰能量及以上的所有側峰數加一，星點簇的側峰數量不小于2，星點簇的主峰和側峰以及相鄰側峰之間的最小距離應按照以下準則選取：包含能量峰的80％能量的外緣之間的最小距離不小于0。

3.根據權利要求1所述的一種亞孔徑陣列干涉星敏感器，其特征在于：該星敏感器還包括熱測控系統，所述的熱測控系統為基于光纖光柵傳感的儀器整機嵌入式全場熱測控系統，用于對星敏感器的整機溫度場進行測量；

該星敏感器還包括光電陣列探測器，所述的光電陣列探測器用于感知目標成像，且當目標的亮度達到靈敏度時所成干涉圖像的側峰仍能夠被感知；

該星敏感器還包括圖像采集電路與信息處理電路，所述的圖像采集電路與信息處理電路用于對干涉成像的星圖進行提取和匹配處理，還用于姿態計算與輸出；

該星敏感器還包括星點簇定位與星點簇圖識別模塊，所述的星點簇定位與星點簇圖識別模塊用于對星點簇進行定位以及對星點簇構成的星圖進行識別，星點簇為干涉成像光學系統對恒星所成的像，且該像是由一個主峰和若干個側峰構成。

4.根據權利要求1所述的一種亞孔徑陣列干涉星敏感器，其特征在于：

干涉成像光學系統上的子孔徑的確定方法為：

接近無限遠的目標點發出的光由掩模板的各個孔進入，呈多束成像光束分隔狀態，經過干涉成像光學系統成像于焦平面，在焦平面上干涉成像為一個星點簇像斑，這個星點簇像斑的能量和形態分布是由點擴展函數確定的，點擴展函數為掩模板的亞孔徑陣列瞳函數的振幅函數模的平方，以星點簇的側峰數量、能量和空間分布的要求為約束條件，以子孔徑面積總和對于整孔徑面積的填充因子最大為目標函數，按照光學設計的方法確定子孔徑的初始大小和數量以及空間分布，運用光學系統設計軟件進行計算得到星點簇的能量和空間分布，如果滿足要求則得到子孔徑的設計結果，如果不滿足要求則進行迭代計算，直至滿足要求。

5.根據權利要求1所述的一種亞孔徑陣列干涉星敏感器，其特征在于：每個子孔徑各有一個遮光罩，遮光罩的光軸均平行于光學系統光軸，遮光罩內部全部采用無光黑漆發黑并設置有擋光環，所有擋光環的內徑要保證不遮擋視場且留有安裝誤差下不遮擋視場；

擋光環通過連接件固定在遮光罩的外壁筒內側或采用機械加工用一塊料直接一體加工出來。

6.根據權利要求2-5任一所述的一種亞孔徑陣列干涉星敏感器，其特征在于：

圖像采集電路與信息處理器電路是用于高數據更新率如100Hz以上圖像采集能力的探測器圖像采集電路與信息處理器電路組成的儀器電子學系統，該電路采用三軸的微小型陀螺指示星敏感器的三軸運動瞬時角速率，按照三軸瞬時角速率和焦距值計算相鄰兩幀圖像星點在像面的移動量，將移動后的圖像回歸到初始圖像上，進行多幀圖像回歸的時間性濾波降噪聲定位，每幀圖像又采用多峰星點簇空間性濾波定位。