태양 고도각과 지면 물체 반사율 등의 조건 변화로 인해, 톈원 1호 화성 궤도선의 광학 영상 탑재체는 궤도 운용 중 입사 눈구멍의 광도 변화 범위가 매우 큽니다. 최적의 영상 효과를 달성하기 위해 광학 영상 탑재체는 궤도 내에서 적응적으로 이득을 조정하는 능력을 가져야 합니다. 태양 고도각은 지연 적분형 CCD 적분 단계 수를 설정하는 중요한 매개변수 중 하나이며, 적분 단계 수는 이득 조정을 위해 조정해야 하는 주요 매개변수입니다. 궤도 운용 중 실시간 변동하는 태양 고도각과 커다란 별력 파일 등의 문제에 대응하기 위해, 본 논문은 푸리에 피팅 기반의 화성 궤도선 하부점 태양 고도각 궤도 실시간 계산 방법을 제안합니다. 먼저 최소자승 원리를 기반으로 8차 푸리에 근사를 사용하여 화성 관성 좌표계에서 태양 벡터의 x, y, z 좌표를 피팅하여 시간 변수를 활용한 근사 방정식을 도출합니다. 둘째로 유도·항법 및 제어 시스템에서 송신한 궤도 파라미터를 바탕으로 화성 관성 좌표계 내 궤도선의 실시간 좌표를 획득합니다. 마지막으로 각도 코사인 공식에 기반하여 궤도 내에서 하부점 태양 고도각을 실시간으로 계산할 수 있습니다. 실험 결과에 따르면, 2021-01-01 00:00:00부터 2024-01-01 00:00:00 협정 세계시 동안 본 방법으로 얻은 하부점 태양 고도각 실시간 계산 결과의 최대 절대 오차는 0.3° 미만입니다. 이는 톈원 1호 고해상도 카메라 지연 적분형 CCD 적분 단계 수 설정에 대한 태양 고도각 계산 결과의 정밀도 요구를 충족합니다. 본 방법을 기반으로 톈원 1호 고해상도 카메라는 밝기와 대비가 적절한 화성 영상을 상세하게 획득하였습니다.

화성 궤도선; 톈원 1호; 고해상도 카메라; 태양 고도각; 푸리에 피팅