星光成像的大氣影響研究（Ⅲ）：大氣折射

陶志煒，戴聰明，武鵬飛，任益充，梅海平，馮云松，饒瑞中，魏合理

（1 中國科學院合肥物質科學研究院 安徽光學精密機械研究所 中國科學院大氣光學重點實驗室， 合肥 230031）（2 國防科學技術大學 電子對抗學院 紅外與低溫等離子體安徽省重點實驗室， 合肥 230037）（3 先進激光技術安徽省實驗室， 合肥 230037）（4 合肥工業大學 物理學院， 合肥 230601）

0 引言

人類利用恒星來進行導航，最早可追溯到古代人們通過北極星來確定方位。直到20 世紀50年代，星敏感器的橫空出世，大大提升了恒星導航的精度。星敏感器是一種高精度的姿態敏感測量儀器，它通過成像系統對星空成像，測量恒星矢量在星敏感器坐標系中的分量，利用已知的恒星精確位置來確定載體相對于慣性坐標系的三軸姿態［1］。星敏感器導航技術的高精度、抗干擾性強、可不依賴其它系統進行獨立導航等優點在近地空間各類機載、艦載、車載平臺上有著廣泛的應用［2］。

早期，星敏感器應用于衛星平臺，承擔了衛星姿態測量的任務，是衛星平臺不可或缺的測量設備。由于大氣層外可近似看成是真空環境，因此，星載星敏感器在工作時幾乎不受大氣的影響，其測姿精度通?？蛇_到角秒級甚至亞角秒量級。隨著空天觀測平臺的發展以及大氣層內星敏感器觀測高度的降低，大氣對恒星探測的影響愈發顯著，星敏感器在成像時不可避免的會受到地球大氣背景輻射、湍流、折射等因素的影響。白天大氣分子與氣溶膠粒子會對太陽光產生散射，使得天空產生復雜的背景光，對星敏感器在白天觀星時產生極大的干擾，嚴重降低成像的信噪比，使得恒星目標湮沒在背景中，無法識別［3］?！?br>