Método de cálculo em tempo real do ângulo de elevação solar do ponto suborbital do Tianwen-1

WU Fanlu ,  

YAN Dejie ,  

JI Qi ,  

WANG Dong ,  

DONG Jihong ,  

摘要

Devido às variações do ângulo de elevação solar e da refletância da superfície terrestre, a faixa de variação da luminância de entrada da carga útil de imagem óptica do orbitador marciano Tianwen-1 é muito grande durante o funcionamento em órbita. Para obter o melhor efeito de imagem, a carga útil de imagem óptica precisa ter a capacidade de ajustar adaptativamente o ganho em órbita. O ângulo de elevação solar é um dos parâmetros importantes para configurar o número de níveis de integração do dispositivo de integração de carga acoplada com atraso temporal. O número de níveis de integração é o principal parâmetro a ser ajustado para controlar o ganho. Para lidar com a variação em tempo real do ângulo de elevação solar durante o funcionamento em órbita e o grande tamanho do arquivo do efemérides, este artigo propõe um método de cálculo em tempo real em órbita do ângulo de elevação solar do ponto suborbital do orbitador marciano baseado em ajuste de Fourier. Primeiro, baseado no princípio dos mínimos quadrados, são ajustadas as coordenadas x, y, z do vetor solar no sistema de coordenadas inercial marciano por aproximação de Fourier de 8ª ordem, obtendo uma equação de ajuste com o tempo como variável. Em segundo lugar, as coordenadas em tempo real do orbitador no sistema de coordenadas inercial marciano são obtidas de acordo com os parâmetros orbitais enviados pelo sistema de orientação, navegação e controle. Por fim, baseado na fórmula do cosseno do ângulo, é possível calcular em tempo real em órbita o ângulo de elevação solar do ponto suborbital. Os resultados experimentais mostram que, no período de 2021-01-01 00:00:00 a 2024-01-01 00:00:00 Tempo Universal Coordenado, o erro absoluto máximo do resultado do cálculo em tempo real do ângulo de elevação solar obtido por este método é inferior a 0,3°. Atende aos requisitos de precisão para configurar o número de níveis de integração do dispositivo de integração de carga acoplada com atraso temporal da câmera de alta resolução Tianwen-1 para os resultados do cálculo do ângulo de elevação solar. Com base neste método, a câmera de alta resolução Tianwen-1 obteve imagens de Marte com detalhes ricos, brilho e contraste razoáveis.

关键词

orbitador marciano; Tianwen-1; câmera de alta resolução; ângulo de elevação solar; ajuste de Fourier

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