CN111174808A

CN111174808A - 一种星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法

Info

Publication number: CN111174808A
Application number: CN201911252287.6A
Authority: CN
Inventors: 杨宵; 余路伟; 毛晓楠; 张磊; 吕进剑; 徐亚娟; 武斌; 陆建; 史哓; 韩圣升
Original assignee: Shanghai Aerospace Control Technology Institute
Current assignee: Shanghai Aerospace Control Technology Institute
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2020-05-19

Abstract

本发明公开了一种星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法，该方法利用太阳模拟器模拟光源，对星敏感器的探测器进行辐照，该方法包括以下步骤：(1)对所述太阳模拟器的照度进行测量，以确定所述太阳模拟器的照度；(2)使所述的星敏感器光轴与太阳模拟器形成指定的夹角；(3)太阳模拟器对星敏感器进行辐照；(4)星敏感器的探测器拍摄得到图像，利用所述图像的图像信噪比确定所述探测器受辐照后的损伤程度。本发明可以解决复杂光照环境照射星敏感器时，如何对星敏感器的探测器损伤程度进行测量的问题，还可以检测不同入射角度的光照对星敏感器探测器的损伤程度。

Description

一种星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法

技术领域

本发明涉及星敏感器技术领域，具体涉及一种星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法。

背景技术

随着航天事业的发展，星敏感器在空间飞行器姿态确定方面得到了广泛的应用。星敏感器以惯性空间的恒星为探测对象，通过星图匹配实现高精度的三轴姿态测量，是目前为止测量精度最高且漂移最小的姿态测量设备，广泛应用于卫星、洲际导弹、飞船等航空航天飞行器的高精度姿态确定。随着航天测绘以及空间天文观测的快速发展和能力提升，对星敏感器的精度要求越来越高，提出了秒级甚至亚秒级的高精度需求。

在高精度星敏感器的技术研究过程中，关于电子学噪声抑制、星点提取、星图识别算法、姿态估算算法以及系统误差补偿等方面作了大量的工作，对提高星敏感器的精度提出了许多有实际意义的方法。然而对复杂光照环境带来影响的研究还不够系统，还未进行充分的实验验证。光电敏感器工作在复杂的光照环境中，主要针对空间弱小运动目标成像，背景杂光影响严重。杂光对系统的影响，轻者，使得目标的信噪比降低，对比度下降，从而影响整个系统的探测或识别能力；重者，被探测的目标信号完全湮没在杂光背景中，系统无法提取目标；或因像面杂光分布不均匀，在系统探测器上形成虚假信号，致使系统探测到伪目标甚至导致整个系统失效，严重影响星敏感器的姿态测量精度。

因而，针对星敏感器系统在轨应用时背景光照环境的影响，在星敏感器整个系统设计、加工、装配过程中，迫切需要开展复杂光照环境长时间照射星敏感器探测器，对星敏感器探测器损伤程度测量的研究。

发明内容

本发明提供一种星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法，该方法可以评定光照照射星敏感器后对探测器的损伤程度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法，该方法利用太阳模拟器模拟光源，对星敏感器的探测器进行辐照，该方法包括以下步骤：

(1)对所述太阳模拟器的照度进行测量，以确定所述太阳模拟器的照度；

(2)使所述的星敏感器的光轴与太阳模拟器形成指定的夹角；

(3)太阳模拟器对星敏感器进行辐照；

(4)星敏感器的探测器拍摄得到图像，利用所述图像的图像信噪比确定所述探测器受辐照后的损伤程度。

较佳地，所述太阳模拟器的照度通过微光成像测量系统进行测量。

较佳地，照度测量时，所述的微光成像测量系统安装在四轴转台上，旋转所述的四轴转台，测量若干点位的太阳模拟器的照度，根据不同点位太阳模拟器照度综合计算得到太阳模拟器照度。

较佳地，步骤(2)中，所述的星敏感器安装在四轴转台上，通过控制星敏感器转动的角度，以使所述的星敏感器的光轴与太阳模拟器形成指定的夹角。

较佳地，所述的四轴转台由计算机控制。

较佳地，所述的太阳模拟器为全光谱太阳模拟器。

较佳地，所述的太阳模拟器发出的光束经过辐射测量系统和遮光罩后进入星敏感器的探测器，所述的辐射测量系统包括辐照光束整形系统和辐照光束调制系统。

较佳地，所述图像的图像信噪比大于4时，判断星敏感器的探测器未受损伤。

有益效果：

(1)本发明提供的星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法，可以解决复杂光照环境照射星敏感器时，如何对星敏感器的探测器损伤程度进行测量。

(2)本发明提供的星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法，可以检测不同入射角度的光照对星敏感器探测器的损伤程度。

附图说明

图1为本发明的星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法的流程图。

图2为太阳模拟器辐照度测定选点示意图。

图3为太阳模拟器辐照强度测定的示意图。

图4为星敏感器探测器受强光辐照损伤测试的示意图。

图5为一实施例中受损伤的星敏感器探测器拍摄到的图像。

图6为实施例2的星敏感器探测器拍摄到的图像。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法利用太阳模拟器模拟光源，对星敏感器的探测器进行辐照。请参阅图1，本发明的方法包括以下步骤：

S101，对所述太阳模拟器的照度进行测量，以确定所述太阳模拟器的照度，从而控制太阳模拟器的照度；

S102，使所述的星敏感器的光轴与太阳模拟器形成指定的夹角；

S103，太阳模拟器对星敏感器进行辐照；

S104，星敏感器的探测器拍摄得到图像，利用所述图像的图像信噪比确定所述探测器受辐照后的损伤程度。

一些实施例中，所述太阳模拟器的照度通过微光成像测量系统进行测量。微光成像测量系统主要包括SCMOS相机主机、定焦定倍镜头、辐射滤光片、中密度衰减片、图像采集卡、电缆。也可以采用其它仪器对太阳模拟器的照度进行检测。照度测量时，微光成像测量系统安装在四轴转台上，旋转所述的四轴转台，测量若干点位的太阳模拟器的照度，根据不同点位太阳模拟器照度综合计算得到太阳模拟器照度。点位的选择可参阅图2，图2中每一个黑点代表选择的一个点位。点位设置于太阳模拟器的出射端。四轴转台为高精度电控四轴转台，是一台计算机控制的高精度、多功能的设备，其具有位置、速率等功能，主要由机械台体、控制柜两部分组成，机械台体为最终执行机构，是负载的安装、测试平台；控制柜是实时接收用户指令、控制机械台体完成测试工作的中枢，电控移动台及其控制系统为独立的部件，可安装在转台的台面上工作，也可独立工作。照度测量完成后将微光成像测量系统从转台上拆卸。

一些实施例中，所述的星敏感器安装在四轴转台上，通过控制星敏感器转动的角度，以使所述的星敏感器的光轴与太阳模拟器形成指定的夹角，实现太阳模拟器的光线以不同角度入射星敏感器。

图3为太阳模拟器辐照强度测定的示意图。图4为星敏感器探测器受强光辐照损伤测试的示意图。安转有微光成像测量系统的四轴转台设在遮光罩后。太阳模拟器发出的光束经过辐射测量系统和遮光罩后进入星敏感器的探测器。辐射测量系统包括辐照光束整形系统和辐照光束调制系统。辐照光束整形系统用于接收太阳模拟器的出射光束并整形输出到遮光罩的入口，模拟遮光罩在空间环境下的真实太阳光照条件，提供空间太阳光谱与强度分布，实现遮光罩杂光测试时的光能输入。辐照光束整形系统主要包括：光束整形罩、口径可调的挡光板、挡光板位置调节装置以及相关装卡或支撑部件等。辐照光束调制系统是高精度光照测量的重要组件，通过与整形光束进行参数匹配，将整形罩的输出光束调制形成交变信号，避免辐射测量系统针对光信号进行长时间检测产生积累漂移并消除环境杂光的干扰。辐照光束调制通过斩波器来实现，主要包括：旋转靶轮光阑型的斩波器头部、基于微控制器的调制模块、锁相放大电路模块、带显示屏面板的控制前端等组件。星敏感器上常设有遮光罩，使入射的杂散光满足一定的杂光水平。

一些实施例中，所述图像的图像信噪比大于4时，判断星敏感器的探测器未受损伤。图5为一实施例中受损伤的星敏感器探测器拍摄到的图像。

实施例1

一、将微光成像测量系统安装在高精度四轴转台上，转动转台至固定位置，确定太阳模拟器与微光成像测量系统之间光轴夹角，以实现太阳模拟器发出的光以固定角度经过辐照光束整形系统入射，按图2所示点位，旋转四轴转台，测量不同点位太阳模拟器照度。之后根据不同点位太阳模拟器照度综合计算得到太阳模拟器照度，测量太阳模拟器出射端辐照度。

二、将星敏感器安装在高精度四轴转台上，再次确定太阳模拟器与星敏感器之间光轴夹角，以实现太阳模拟器发出的光以固定角度经过光束整形系统入射星敏感器。

三、开启太阳模拟器照射星敏感器固定时间，在此期间保持太阳模拟器光源稳定。

四、照射完毕后，关闭太阳模拟器，拍摄黑图，计算图像被照射区域信噪比，判定星敏感器探测器是否受到损伤。

实施例2

一、按图3所示，将微光测量系统固定在四轴转台上，转动一定角度，开启太阳模拟器，按图2所示旋转四轴转台，使星敏感器测量不同点位太阳模拟器照度，根据不同点位太阳模拟器照度综合计算得到太阳模拟器照度。

二、按图4所示，将微光测量系统取下，安装星敏感器，确定星敏感器光轴与太阳模拟器夹角为5°。

三、开启太阳模拟器，照射太阳模拟器5min。

四、关闭太阳模拟器，拍摄星敏感器黑图，如图6所示。

五、计算图像6中受强光辐照区域的信噪比，该区域信噪比为6，大于门限值4(经验值)，判断星敏感器探测器受强光辐照5min后未受损伤。

综上所述，本发明可以利用高精度电控四轴转台控制星敏感器转动相应的角度，利用小型全光谱太阳模拟光源辐照探测器用以辐照探测器，用光照度计测定太阳模拟器照度，以便控制太阳模拟器辐照度。用高精度电控转台控制星敏感器转动，使太阳模拟器的光线以不同角度入射星敏感器，对星敏感器照射一定时间后，通过评判星敏感器探测器图像的信噪比量化探测器受照射的损伤程度。本发明充分利用了星敏感器探测器拍摄图像的图像特征，能够尽可能准确地评定探测器受损伤程度，因此解决了评定探测器受强光照射造成损伤程度的问题。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法，其特征在于，该方法利用太阳模拟器模拟光源，对星敏感器的探测器进行辐照，该方法包括以下步骤：

(2)使所述的星敏感器的光轴与太阳模拟器形成指定的夹角；

(3)太阳模拟器对星敏感器进行辐照；

2.根据权利要求1所述的星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法，其特征在于，所述太阳模拟器的照度通过微光成像测量系统进行测量。

3.根据权利要求2所述的星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法，其特征在于，照度测量时，所述的微光成像测量系统安装在四轴转台上，旋转所述的四轴转台，测量若干点位的太阳模拟器的照度，根据不同点位太阳模拟器照度综合计算得到太阳模拟器照度。

4.根据权利要求1所述的星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的星敏感器安装在四轴转台上，通过控制星敏感器转动的角度，以使所述的星敏感器的光轴与太阳模拟器形成指定的夹角。

5.根据权利要求3或4所述的星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法，其特征在于，所述的四轴转台由计算机控制。

6.根据权利要求1所述的星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法，其特征在于，所述的太阳模拟器为全光谱太阳模拟器。

7.根据权利要求1所述的星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法，其特征在于，所述的太阳模拟器发出的光束经过辐射测量系统和遮光罩后进入星敏感器的探测器，所述的辐射测量系统包括辐照光束整形系统和辐照光束调制系统。

8.根据权利要求1所述的星敏感器探测器受强光辐照损伤的测试方法，其特征在于，所述图像的图像信噪比大于4时，判断星敏感器的探测器未受损伤。