基于三角形面元分割法的地球同步卫星光学特性研究-电子与通信工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Dissertation Submitted to Hangzhou Dianzi University for the Degree of Master Study on Geosynchronous Orbit Satellite optical characteristics based on Triangular Panel Method Candidate: Deng Jing Supervisor: Associate Prof.Humiao March，2015 杭州电子科技大学 学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过 的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文使用授权说明 本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或 使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件， 允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其 它复制手段保存论文。（必威体育官网网址论文在解密后遵守此规定） 论文作者签名： 日期： 年 月 日 指导教师签名： 日期： 年 月 日 杭州 杭州电子科技大学硕士学位论文 摘 要 在地球同步轨道卫星的光学特性研究中，视星等对探测系统的整体设计、探测任务的规 划具有重要意义。为了实现对地球同步轨道卫星光学特性的精确计算，本文提出一种计算目 标表面有效反射面积的三角形面元分割方法，并以此建立了视星等的计算模型。为了验证模 型，选取在轨卫星 FY-2 为研究对象，对卫星在不同时刻的有效反射面积和视星等进行仿真， 并设计了一套双水平式光电跟踪系统对卫星进行探测实验。全文的主要内容如下： （1）对空间目标光学特性的研究背景和研究情况、以及光电跟踪系统的研究情况做了概 述，并介绍了未来的发展方向。 （2）介绍光度学的基本概念和目标表面的反射特性，并推导了目标有效反射面积、照度 以及视星等的计算公式。同时，提出一种计算目标表面有效反射面积的三角形面元分割法， 利用该方法对常见的四种几何体（立方体、圆柱体、圆锥和球）建模，对模型的性能从正确 性、精度和复杂度三个方面进行分析。结果表明：模型达到收敛条件时，三角形面元分割法 划分面元的数量仅为面元网格化方法的 20%，此时，计算的有效反射面积与理论模型计算差 值接近10?3 ，三角形面元分割法在精度和耗时上都优于理论计算模型和面元网格化模型。 （3）定义空间坐标系统，以在轨地球同步卫星 FY-2 为仿真对象，利用三角形面元分割法 计算模型对卫星的光学特性进行仿真计算，并考虑了目标进入地影的时间以及目标姿态变化 对光学特性的影响。结果表明：在我国东部（纬度 30.2°，经度 120.1°）的某处，当仿真时间 处于 2013 年 5 月 1 日 19:00 到 22:00 内，目标视星等计算值约在 12.42 到 13.67 之间变化。一 个运行周期内，目标处于地影的时间约为 2280s，此外，目标俯仰与偏航均可造成有效反射面 积变大（视星等相应变小），同等情况下目标俯仰动作对光学特性的影响更大。 （4）利用双水平式光电跟踪系统对恒星和 FY-2 卫星进行观测实验，根据实验中拍摄的恒 星图片和对应星等值，建立了由目标光强计算视星等值的 LogNormal 模型，并利用该模型计 算出 FY-2 卫星的视星等实验观测值。结果表明：LogNormal 模型在描述光强与视星等之间关 系上优于 Lorentz 模型、Allometric 模型和 ExpGrow 模型。同时，地球同步轨道卫星 FY-2 的 实际观测视星等值与数据仿真值符合较好，进一步验证了三角形面元分割法计算模型的正确 性。 关键词：地球同步轨道卫星，视星等，三角形面元分割法，有效反射面积，光电跟踪 I II万方数据 II 万方数据 ABSTRACT In the study of optical properties of geosynchronous orbit satellites, the satellites apparent magnitude has great significance in designing the detection system and planning detection tasks. In