基于三角形面元分割法的地球同步衛(wèi)星光學(xué)特性研究.pdf

1、在地球同步軌道衛(wèi)星的光學(xué)特性研究中，視星等對(duì)探測(cè)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)、探測(cè)任務(wù)的規(guī)劃具有重要意義。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)地球同步軌道衛(wèi)星光學(xué)特性的精確計(jì)算，本文提出一種計(jì)算目標(biāo)表面有效反射面積的三角形面元分割方法，并以此建立了視星等的計(jì)算模型。為了驗(yàn)證模型，選取在軌衛(wèi)星 FY-2為研究對(duì)象，對(duì)衛(wèi)星在不同時(shí)刻的有效反射面積和視星等進(jìn)行仿真，并設(shè)計(jì)了一套雙水平式光電跟蹤系統(tǒng)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行探測(cè)實(shí)驗(yàn)。全文的主要內(nèi)容如下：
　　（1）對(duì)空間目標(biāo)光學(xué)特性的研究背景

2、和研究情況、以及光電跟蹤系統(tǒng)的研究情況做了概述，并介紹了未來(lái)的發(fā)展方向。
　?。?）介紹光度學(xué)的基本概念和目標(biāo)表面的反射特性，并推導(dǎo)了目標(biāo)有效反射面積、照度以及視星等的計(jì)算公式。同時(shí)，提出一種計(jì)算目標(biāo)表面有效反射面積的三角形面元分割法，利用該方法對(duì)常見(jiàn)的四種幾何體（立方體、圓柱體、圓錐和球）建模，對(duì)模型的性能從正確性、精度和復(fù)雜度三個(gè)方面進(jìn)行分析。結(jié)果表明：模型達(dá)到收斂條件時(shí)，三角形面元分割法劃分面元的數(shù)量?jī)H為面元網(wǎng)格化方法的20

3、％，此時(shí)，計(jì)算的有效反射面積與理論模型計(jì)算差值接近10-3，三角形面元分割法在精度和耗時(shí)上都優(yōu)于理論計(jì)算模型和面元網(wǎng)格化模型。
　　（3）定義空間坐標(biāo)系統(tǒng)，以在軌地球同步衛(wèi)星 FY-2為仿真對(duì)象，利用三角形面元分割法計(jì)算模型對(duì)衛(wèi)星的光學(xué)特性進(jìn)行仿真計(jì)算，并考慮了目標(biāo)進(jìn)入地影的時(shí)間以及目標(biāo)姿態(tài)變化對(duì)光學(xué)特性的影響。結(jié)果表明：在我國(guó)東部（緯度30.2°，經(jīng)度120.1°）的某處，當(dāng)仿真時(shí)間處于2013年5月1日19:00到22:00內(nèi)

4、，目標(biāo)視星等計(jì)算值約在12.42到13.67之間變化。一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)，目標(biāo)處于地影的時(shí)間約為2280s，此外，目標(biāo)俯仰與偏航均可造成有效反射面積變大（視星等相應(yīng)變?。?，同等情況下目標(biāo)俯仰動(dòng)作對(duì)光學(xué)特性的影響更大。
　?。?）利用雙水平式光電跟蹤系統(tǒng)對(duì)恒星和FY-2衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中拍攝的恒星圖片和對(duì)應(yīng)星等值，建立了由目標(biāo)光強(qiáng)計(jì)算視星等值的LogNormal模型，并利用該模型計(jì)算出FY-2衛(wèi)星的視星等實(shí)驗(yàn)觀測(cè)值。結(jié)果表明：