星光成像的大氣影響研究（Ⅱ）：大氣湍流

陶志煒，戴聰明，武鵬飛，任益充，梅海平，童杰，5，駱傳凱，青春，馮云松，魏合理，饒瑞中

（1 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院 安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所 中國(guó)科學(xué)院大氣光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 合肥 230031）

（2 國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 電子對(duì)抗學(xué)院 紅外與低溫等離子體安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 合肥 230037）

（3 先進(jìn)激光技術(shù)安徽省實(shí)驗(yàn)室， 合肥 230037）

（4 合肥工業(yè)大學(xué) 物理學(xué)院， 合肥 230601）

（5 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院科學(xué)島分院， 合肥 230026）

0 引言

人類利用恒星來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航，最早可追溯到古代人們通過(guò)北極星來(lái)確定方位。直到20 世紀(jì)50年代，星敏感器的橫空出世，大大提升了恒星導(dǎo)航的精度。星敏感器是一種高精度的姿態(tài)敏感測(cè)量?jī)x器，它通過(guò)成像系統(tǒng)對(duì)星空成像，測(cè)量恒星矢量在星敏感器坐標(biāo)系中的分量，利用已知的恒星精確位置來(lái)確定載體相對(duì)于慣性坐標(biāo)系的三軸姿態(tài)［1］。星敏感器導(dǎo)航技術(shù)的高精度、抗干擾性強(qiáng)、可不依賴其它系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立導(dǎo)航等優(yōu)點(diǎn)在近地空間各類機(jī)載、艦載、車載平臺(tái)上有著廣泛的應(yīng)用［2］。

早期，星敏感器應(yīng)用于衛(wèi)星平臺(tái)，承擔(dān)了衛(wèi)星姿態(tài)測(cè)量的任務(wù)，是衛(wèi)星平臺(tái)不可或缺的測(cè)量設(shè)備。由于大氣層外可近似看成是真空環(huán)境，因此，星載星敏感器在工作時(shí)幾乎不受大氣的影響，其測(cè)姿精度通常可達(dá)到角秒級(jí)甚至亞角秒量級(jí)。隨著空天觀測(cè)平臺(tái)的發(fā)展以及大氣層內(nèi)星敏感器觀測(cè)高度的降低，大氣對(duì)恒星探測(cè)的影響愈發(fā)顯著，星敏感器在成像時(shí)不可避免的會(huì)受到地球大氣背景輻射、湍流、折射等因素的影響。……