白天大气层内星敏感器观星能力分析

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1、第34卷第3期2015年6月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．34No．3June2015引用格式：韩礼，蔡洪．白天大气层内星敏感器观星能力分析[J]．飞行器测控学报，2015，34(3)：291—297．HanLi，caiHong．Analysisofstargazingcapabilityofstarsensorsfromtheatmosphereindaytime[J]．JournalofspacecraftTT&cTechn0109y，201j，34(3)：

2、291—297．白天大气层内星敏感器观星能力分析韩礼，蔡洪(国防科学技术大学·长沙·410073)摘要：利用星敏感器进行白天大气层内观星，首先要解决的问题是强天空背景的干扰。通过对白天天空背景和不同光谱恒星的特点进行分析，提出了光谱滤波和偏振成像加形态学滤波和多帧图像累加的技术路线，综合利用光学方法和图像处理方法提高观测对比度和信噪比。给出了白天观星的信噪比模型，并在不同天空背景偏振度条件下，得出了G、K、M光谱恒星的。至5等星的单帧图像信噪比和对应的使CCD(ChargeCoupledDe—vice，电荷耦合器件)接

3、近饱和的极限曝光时间。结果表明：星等值越低，天空背景偏振度越大，则信噪比越高；同等条件下，信噪比由小到大依次为G、K、M光谱恒星；而对于低信噪比的图像，通过多帧累加后可满足观测的要求。关键词：星敏感器；光谱滤波；图像处理；信噪比中图分类号：TN215；()432．2文献标志码：A文章编号：1674—5620(2015)03一029l一07D()I：10．7642／j．issn．1674—5620．2015一03一0291一07AnalysisofStargazingCapabilityofStarSensorsfrom

4、theAtmosphereinDaytimeHANLi，CAIHong(NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073)Abstract：Toobservestarsfromtheatmosphereindaytimewithastarsensor，theinterferenceofstrongback—groundisthefirstproblemtobesolved．Thecharacteristicsoftheskyandstarsareanalyzed，

5、andatechnicalap—proachusingspectralfilter，polarizationimaging，morphologicalfilterandmulti—frameaccumulationisproposed．Thecontrastandsignal—to—noiseratioareimprovedbyusingopticalmethodandimageprocessingmethod．Thesig—nal—to—noiseratiomodelindaytimeisgiven．Indiffer

6、entskypolarizationconditions，thesignal—to—noiseratioandthemaxexposuretimeofG，K，Mstarsfrommagnitude0to5areobtained．Theresultsshowthatthelowerthemag—nitude，thehigherthesignal—to—noiseratio，andthehighertheskypolarization，thehigherthesignal—to—noiseratio．Underthesam

7、econditions，thesignal—to—noiseratiosareinorderofG，KandMfromhightolow．Thelowsignal—to—noiseratioimagescanbeobservedbyusingmulti—frameaccumuIation．Keywords：starsensor；spectralfiltering；imageprocessing；signalto—noiseratioO引言白天大气层内的观星问题一直是一个研究热点，而如何在白天强天空背景下提取出微弱的恒星

8、目标是该问题的核心。各种方法与理论阻53相继被提出，并在相关试验中得到验证。但针对白天观星的研究大多数要求光学仪器具有长焦距、大口径、小视场m71的特征，相关试*收稿日期：2014—12一03；修回日期：2015一。卜26；网络出版时间：2015一06—1911：42：02网络出版地址：http：／／www．cnki．net／7k