用于星敏感器地面实验的可见光地球辐亮度模拟器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于星敏感器地面标定与测试实验领域，涉及一种可见光地球辐亮度模拟 器，尤其涉及一种用于星敏感器地面实验的可见光地球辐亮度模拟器。
【背景技术】
[0002] 在星敏感器地面标定与测试实验过程中，其测试实验方法越来越成熟。然而，目前 星敏感器的实验室测试与标定都是单依靠星模拟器，缺少地球轨道卫星的重要背景光即地 球本身，这与真实的太空环境存在差别，使得星敏感器的地面实验不够充分。同时，国内外 现有的地球模拟器都是用于地球敏感器的测试目标，用于星敏感器实验环境的地球模拟器 未见报道。
【发明内容】
[0003] 为了解决【背景技术】中存在的上述技术问题，本发明提供了一种为星敏感器地面实 验过程提供背景光，提高星敏感器地面实验的真实度和可信度的用于星敏感器地面实验的 可见光地球辐亮度模拟器及图像变换方法。
[0004] 本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种用于星敏感器地面实验的可见光地 球辐亮度模拟器，其特殊之处在于：所述用于星敏感器地面实验的可见光地球辐亮度模拟 器包括固定支架以及设置在固定支架上的发光面；所述发光面由多个发光单元沿经炜方向 拼接形成；拼接形成的发光面是球面半径为R的1/4内球面。
[0005] 上述发光单元包括发光单元底座、PCB印制电路板、发光单元前壳体以及LED灯 珠；所述发光单元前壳体是中空的椎体；所述发光单元底座插入固定支架上并与固定支架 固定连接；所述LED灯珠通过PCB印制电路板插入发光单元底座中；所述发光单元前壳体 套装在LED灯珠并与发光单元底座固定连接；所述发光单元前壳体的内壁上设置有防反光 层。
[0006] 上述发光单元还包括设置在发光单元底座上的带槽圆螺母M6 ;所述发光单元底 座插入固定支架上后，所述带槽圆螺母M6与发光单元底座螺纹连接。
[0007] 上述LED灯珠是暖白色LED灯珠。
[0008] 上述发光面的球面半径为R是1300mm。
[0009] 上述用于星敏感器地面实验的可见光地球辐亮度模拟器的外表面涂覆有用于减 小表面反光率的黑色膜；所述用于星敏感器地面实验的可见光地球辐亮度模拟器的外表面 的反光率不尚于10%。
[0010] 一种基于如前所述的用于星敏感器地面实验的可见光地球辐亮度模拟器在地球 同步卫星图像中截取目标范围且进行图像变换的方法，其特殊之处在于：所述方法包括以 下步骤：
[0011] 1)根据观测高度计算用于星敏感器地面实验的可见光地球辐亮度模拟器的发光 面中的每个发光单元的经炜度覆盖范围；
[0012] 2)根据用于星敏感器地面实验的可见光地球辐亮度模拟器的发光面中的每个发 光单元的经炜度覆盖范围，确定每个发光单元的辐亮度值；
[0013] 3)根据每个发光单元的辐亮度值生成图像。
[0014] 上述步骤1)的具体实现方式是：
[0015] 根据地球模拟器发光面和测试点之间的位置关系确定每个发光单元相对于测试 点的张角；所述测试点位于发光面的球心位置；所述每个发光单元相对于测试点的张角θ η 是：
[0016] Θ n= I n/R ；
[0017] 其中：
[0018] R是球面半径；
[0019] In是每个发光单元的尺寸。
[0020] 上述步骤2)的具体实现方式是：在已有的卫星图像库文件中读取该经炜度范围 内所有像素的辐亮度值，计算所有像素辐亮度值的平均值，将所有像素辐亮度值的平均值 作为该发光单元的辐亮度值；重复以上过程，计算出地球模拟器发光中每个发光单元的辐 亮度值。
[0021] 上述步骤3)的具体实现方式是：
[0022] 根据每个发光单元的辐亮度值计算每个发光单元的灰度值，公式如下：
[0023] Gr = Round (Ra x I2i) Κ?χ
[0024] 其中：每个发光单元的灰度值取值范围为0~Gm，每个发光单元的福射亮度取值 范围是 0 ~Rm (ff/m2 · sr)；
[0025] Rn是地球模拟器发光中每个发光单元的辐亮度值。
[0026] 本发明的优点是：
[0027] 本发明中提供地球辐亮度模拟器，利用较准确的图像变化过程和实验标定过程， 最终实现了模拟器辐射亮度误差小于10%，试验区域内发光面的均匀性大于90%。另外， 采用发光单元的遮光装置，使模拟器有效实验区域在发光面球心位置半径为300mm范围球 体内，同时整体外观全部采用黑色有效控制了杂散光。模拟轨道高度范围为80km~500km。 星敏感器地面标定实验用的地球辐亮度模拟器及其实现方法，其特征是模拟地球在太空中 的可见光范围辐射亮度，为星敏感器地面实验提供可见光范围的背景光。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明的结构及发光面分割方式示意图；
[0029] 图2是本发明的发光单元的结构示意图；
[0030] 图3是实验过程地球模拟器发光面和测试点位置关系赤道面示意图；
[0031] 图4是实际观测过程卫星观测点和地球位置关系赤道面示意图；
[0032] 图5是Θ ' 1和Θ ' 2的计算过程示意图；
[0033] 附图标号说明：
[0034] 1-带槽圆螺母M6 ;2_发光单元底座；3-PCB印制电路板；4-发光单元前壳体； 5_固定支架；6-发光面。
【具体实施方式】
[0035] 参见图1，本发明提供了一种用于星敏感器地面实验的可见光地球辐亮度模拟器， 用于星敏感器地面实验的可见光地球辐亮度模拟器包括固定支架以及设置在固定支架5 上的发光面；发光面6由多个发光单元沿经炜方向拼接形成；拼接形成的发光面是球面半 径为R的1/4内球面。
[0036] 参见图2,本发明所采用的发光单元包括发光单元底座2、PCB印制电路板3、发光 单元前壳体4以及LED灯珠；发光单元前壳体是中空的椎体；发光单元底座插入固定支架 上并与固定支架固定连接；LED灯珠通过PCB印制电路板插入发光单元底座中；发光单元前 壳体套装在LED灯珠并与发光单元底座固定连接；发光单元前壳体的内壁上设置有防反光 层。
[0037] 发光单元还包括设置在发光单元底座上的带槽圆螺母M61 ;发光单元底座插入固 定支架上后，带槽圆螺母M6与发光单元底座螺纹连接。
[0038] LED灯珠是暖白色LED灯珠。
[0039] 发光面的球面半径为R是1300mm。
[0040] 用于星敏感器地面实验的可见光地球辐亮度模拟器的外表面涂覆有用于减小表 面反光率的黑色膜；用于星敏感器地面实验的可见光地球辐亮度模拟器的外表面的反光率 不高于10%。
[0041] 一种基于如前所述的用于星敏感器地面实验的可见光地球辐亮度模拟器在地球 同步卫星图像中截取目标范围且进行图像变换的方法，方法包括以下步骤：
[0042] 1)根据观测高度计算用于星敏感器地面实验的可见光地球辐亮度模拟器的发光 面中的每个发光单元的经炜度覆盖范围；
[0043] 2)根据用于星敏感器地面实验的可见光地球辐亮度模拟器的发光面中的每个发 光单元的经炜度覆盖范围，确定每个发光单元的辐亮度值；
[0044] 3)根据每个发光单元的辐亮度值生成图像。
[0045] 步骤1)的具体实现方式是：
[0046] 根据地球模拟器发光面和测试点之间的位置关系确定每个发光单元相对于测试 点的张角；测试点位于发光面的球心位置；每个发光单元相对于测试点的张角9"是：
[0047] Θ n= I n/R ；
[0048] 其中：