太陽高度角および地表物の反射率などの条件変化により、天問一号火星周回機光学イメージングペイロードの軌道上作動中の入瞳輝度変動範囲は非常に大きい。最適なイメージング効果を達成するために、光学イメージングペイロードは軌道上での自己適応増幅調整能力を有する必要がある。太陽高度角は遅延積分型電荷結合デバイスの積分段数設定の重要なパラメータの一つであり、積分段数はゲイン調整において調整が必要な主要パラメータである。軌道作動中の太陽高度角のリアルタイム変化および星表ファイルの大きさといった課題に対処するため、本論文ではフーリエフィッティングに基づく火星周回機の星下点太陽高度角軌道リアルタイム計算法を提案する。まず、最小二乗原理に基づき、火星慣性座標系における太陽ベクトルのx、y、z座標を8次フーリエ近似によりフィッティングし、時間を変数とする近似方程式を得る。次に、誘導・航法・制御系から送信された軌道パラメータにより、火星慣性座標系における周回機のリアルタイム座標を取得する。最後に、角度余弦公式に基づき、軌道上で星下点太陽高度角をリアルタイム計算できる。実験結果は、協定世界時2021-01-01 00:00:00から2024-01-01 00:00:00までの期間において、本手法で得られた星下点太陽高度角のリアルタイム計算結果の最大絶対誤差が0.3度未満であることを示している。天問一号高分解能カメラの遅延積分型電荷結合デバイス積分段数設定に対する太陽高度角計算結果の精度要求を満たしている。本手法に基づき、天問一号高分解能カメラは火星の詳細な画像を明度とコントラストのバランス良く取得している。

火星周回機; 天問一号; 高分解能カメラ; 太陽高度角; フーリエフィッティング