CN105046010A - 一种卫星杂散光的分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卫星杂散光的分析方法，包括步骤：建立卫星模型，卫星平台及各光学载荷的轮廓应与真实产品状态一致；核实卫星星表材料的特征属性；进行星表材料的BRDF测试，获得ABg模型三参数；将己建好的卫星模型导入TracePro软件，设置星表材料的特性参数；建立模拟辐射源特性；完成光线追迹，得到太阳辐射源对载荷敏感器件影响程度。本发明取得了如下的有益效果：(1)提供了一种卫星杂散光的分析方法，填补了现有技术中的空白；(2)对卫星的布局及光学载荷杂散光抑制方案具有重要的指导意义；(3)同样，也可以对在研型号进行杂散光仿真分析、验证。

Description

一种卫星杂散光的分析方法
技术领域
本发明涉及杂散光分析方法技术领域，特别涉及一种卫星杂散光的分析方法，对卫星的布局及光学载荷杂散光抑制方案具有重要的指导意义；也可以对在研型号进行杂散光仿真分析、验证。
背景技术
光学载荷在轨极易受到杂散光干扰，杂散光不仅影响光学载荷信噪比，还可在特定时段或光照条件下，造成成像数据失效，严重的甚至造成光学载荷严重饱和，从而丧失成像能力。对于配置高灵敏光学载荷的卫星，除载荷内部进行遮光罩、消光光阑、消光涂层处理、多次折返等消光措施外，还须在整星层面考虑杂散光的抑制措施。
根据杂散光分析结果，利用整星级杂散光测试和验证系统，针对各卫星特点，设计各工况下的杂散光测试方案，并进行验证测试。
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
为了满足光学卫星在轨成像性能的要求，本发明的目的在于提供一种切实可行的用于卫星杂散光分析的卫星杂散光的分析方法。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
一种卫星杂散光的分析方法，包括如下步骤：
步骤1，建立卫星初步模型，所述卫星初步模型的卫星平台及各光学载荷的轮廓与卫星真实产品状态一致；
步骤2，核实卫星真实产品星表材料的特征属性；
步骤3，根据卫星真实产品星表材料的特征属性，进行星表材料的BRDF(双向反射分布函数，BidirectionalReflectanceDistributionFunction)测试，获得ABg模型三参数；
步骤4，将已建好的卫星初步模型导入TracePro软件；
步骤5，根据步骤2中得到的星表材料的特征属性以及步骤3中得到的ABg模型三参数，对卫星初步模型设置星表材料的特性参数，形成卫星模型；
步骤6，建立太阳模拟源特性；
步骤7，根据步骤6中得到的太阳模拟源特性，完成光线追迹，得到太阳模拟源对卫星模型的光学载荷敏感器件影响程度。
优选地，所述步骤1中的卫星初步模型通过卫星真实产品的平台各分系统及载荷单位提供设计模型，确保卫星初步模型的准确性；
所述平台各分系统包括：结构分系统、天线分系统、测控分系统、太阳电池阵分系统及热控分系统；所述载荷单位为具体使用单位。
优选地，所述卫星初步模型被TracePro软件所兼容。
优选地，所述步骤2中的星表材料的特征属性，包括星表材料名称、星表材料材质。
优选地，所述步骤3中的ABg模型三参数，通过对星表材料BRDF测试，获取不同空间位置反射辐射能量反演而得。
优选地，所述ABg模型三参数反演方法采用最小二乘法。
优选地，所述步骤5中的星表材料的特性参数，包括星表材料材质以及ABg模型的三个散射特性参数A、B、g。
优选地，所述步骤6中的太阳模拟源特性，根据卫星轨道特性参数以及太阳特性参数建立。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)提供了一种卫星杂散光的分析方法，填补了现有技术中的空白；
(2)对卫星的布局及光学载荷杂散光抑制方案具有重要的指导意义；
(3)同样也可以对在研型号进行杂散光仿真分析、验证。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为卫星杂散光分析方法流程图。
图2为BRDF测试原理图。
图3为ABg模型反演原理图。
图中：1为光源系统；2为待测样片；3为探测系统；4为电机A；5为电机B；6为电机C
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
实施例
本实施例提供了一种卫星杂散光的分析方法，包括如下步骤：
(1)建立卫星初步模型，卫星初步模型的卫星平台及各光学载荷的轮廓应与卫星真实产品状态一致；
(2)核实卫星真实产品星表材料的特征属性；
(3)根据卫星真实产品星表材料的特征属性，进行星表材料的BRDF测试，获得ABg模型三参数；
(4)将已建好的卫星初步模型导入TracePro软件；
(5)对卫星初步模型设置星表材料的特性参数；
(6)建立太阳模拟源特性；
(7)根据太阳模拟源特性，完成光线追迹，得到太阳模拟源对载荷敏感器件影响程度。
进一步地，步骤(1)中的所述卫星模型由平台各分系统及载荷单位提供产品的设计模型，确保模型的准确性。
进一步地，所述的模型被TracePro软件所兼容。
进一步地，步骤(2)中的所述星表材料的属性，包括材料名称、材质。
进一步地，步骤(3)中的所述ABg模型三参数，是通过对星表材料BRDF测试，获得不同空间位置反射辐射能量反演而得。
进一步地，所述的ABg模型三参数反演方法，具体为：最小二乘法。
进一步地，步骤(5)中的所述星表材料的特性参数，具体为：材料的材质、散射特性参数A、B、g。
进一步地，步骤(6)中的所述太阳模拟源特性，根据卫星轨道特性参数、太阳特性参数建立。
下面结合附图，对本实施例进一步描述，本实施例满足了光学卫星在轨成像性能的要求。
参见图1、图2和图3，详见下文描述：
卫星的细微结构可能对杂散光的传输路径影响重大，所建模型需尽量与真实产品一致；建立的整星模型(卫星初步模型)最终导入TracePro软件中分析，所建模型应能被该软件兼容。
核实卫星真实产品表面材料的属性，包括材料的名称及材质，将材料的样片进行BRDF测试，测试原理图见图2。光源系统1以方位角0°，俯仰角θi入射到待测样片2上，探测系统3在不同方位角及俯仰角下测量反射辐照能量。
基于最小二乘法，根据BRDF测试数据反演得到A、B、g三个参数，即可建立该材料的表面散射特性。表达式如下：
B R D F ( | β - β 0 | ) = A B + | β → - β → 0 | g
式中，A、B、g是拟合系数。一般而言A、B、g的取值与光学元件材料、抛光方法和抛光角度有关，β、β0如图3所示，分别为散射方向的单位向量r在表面上的投影和镜面方向的单位向量r0在表面上的投影。
若卫星模型较为复杂，影响TracePro软件分析速度或精度，可对模型适当简化或收缩包络，但不能改变模型的表面状态。
卫星模型导入TracePro软件后，对卫星表面材料进行属性设置。主要定义材料的材质，并建立材料的ABg模型，分别定义A、B、g三参数。
根据卫星在轨运行的轨道参数及太阳特性，建立太阳模拟辐射源，开始光线追迹，光学敏感面上的辐射即为杂散光能量。可分析杂散光的分布、能量的强弱，及来源情况，从而为杂散光抑制提供有效方案。
本实施例取得了如下的有益效果：
(1)提供了一种卫星杂散光的分析方法，填补了现有技术中关于卫星杂散光分析的空白；
(2)对卫星的布局及光学载荷杂散光抑制方案具有重要的指导意义；
(3)同样也可以对在研型号进行杂散光仿真分析、验证。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种卫星杂散光的分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，建立卫星初步模型，所述卫星初步模型的卫星平台及各光学载荷的轮廓与卫星真实产品状态一致；
步骤2，核实卫星真实产品星表材料的特征属性；
步骤3，根据卫星真实产品星表材料的特征属性，进行星表材料的BRDF测试，获得ABg模型三参数；
步骤4，将已建好的卫星初步模型导入TracePro软件；
步骤5，根据步骤2中得到的星表材料的特征属性以及步骤3中得到的ABg模型三参数，对卫星初步模型设置星表材料的特性参数，形成卫星模型；
步骤6，建立太阳模拟源特性；
步骤7，根据步骤6中得到的太阳模拟源特性，完成光线追迹，得到太阳模拟源对卫星模型的光学载荷敏感器件影响程度。
2.根据权利要求1所述的卫星杂散光的分析方法，其特征在于，所述步骤1中的卫星初步模型通过卫星真实产品的平台各分系统及载荷单位提供设计模型，确保卫星初步模型的准确性。
3.根据权利要求2所述的卫星杂散光的分析方法，其特征在于，所述卫星初步模型被TracePro软件所兼容。
4.根据权利要求1所述的卫星杂散光的分析方法，其特征在于，所述步骤2中的星表材料的特征属性，包括星表材料名称、星表材料材质。
5.根据权利要求1所述的卫星杂散光的分析方法，其特征在于，所述步骤3中的ABg模型三参数，是通过对星表材料BRDF测试，获取不同空间位置反射辐射能量反演而得。
6.根据权利要求5所述的卫星杂散光的分析方法，其特征在于，所述ABg模型三参数反演方法采用最小二乘法。
7.根据权利要求1所述的卫星杂散光的分析方法，其特征在于，所述步骤5中的星表材料的特性参数，包括星表材料材质以及ABg模型的三个散射特性参数A、B、g。
8.根据权利要求1所述的卫星杂散光的分析方法，其特征在于，所述步骤6中的太阳模拟源特性，根据卫星轨道特性参数以及太阳特性参数建立。
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