1.一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法,其特征在于所述方法具体过程为:
步骤一、根据恒星的坐标判断恒星是否在短波红外星敏感器视场范围内;
步骤二、获取在短波红外星敏感器视场范围内的恒星在2mass星表内的星等信息;
步骤三、利用短波红外色指数计算视场范围内恒星光谱;
步骤四、根据流场物理特性逐层计算流场吸收系数;
步骤五、根据流场吸收系数逐层迭代计算衰减的星光光谱辐射亮度和流场背景光谱辐射亮度;
步骤六、根据步骤三获得恒星光谱和步骤五获得的光谱辐射亮度和流场背景光谱辐射亮度计算视场内恒星信噪比;
步骤七、将获取的信噪比与短波红外星敏感器的探测极限信噪比进行比较,若获取的信噪比大于探测极限信噪比,则能够探测到该恒星,否则不能探测到该恒星。
2.根据权利要求1所述的一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法,其特征在于:所述步骤一中的根据恒星的坐标判断恒星是否在短波红外星敏感器视场范围内,具体过程为:
αi∈(αg-fovx/2cosδg,αg+fovx/2cosδg)
δi∈(δg-fovy/2,δg+fovy/2)
其中,(αi,δi)为第i颗恒星在天体坐标系下的坐标,(αg,δg)为星敏感器光轴指向;fovx和fovy分别表示x轴和y轴方向视场大小;
所述恒星的位置通过查阅星表获得。
3.根据权利要求2所述的一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法,其特征在于:所述步骤三中利用短波红外色指数计算视场范围内恒星光谱,具体过程为:
步骤三一、将恒星短波红外色指数信息转化为恒星有效温度,恒星短波红外色指数和恒星有效温度函数关系为:
其中,
其中,m1、m2为两个不同波段恒星星等,m1-m2是短波红外色指数,b(λ,t')为黑体光谱辐射亮度,t0_vega为织女星恒星有效温度,tstar恒星有效温度,s(λ)为2mass星表响应曲线,λ1是恒星波段上限,λ2是恒星波段下限,k取1或2,分别对应m1、m2星等所在波段,lk(t)为黑体光谱辐射亮度b(λ,t)与2mass星响应曲线s(λ)乘积对波长的积分,t'取t0_vega或tstar;
步骤三二、基于普朗克黑体辐射公式计算恒星光谱:
其中,em(λ)为该星的光谱辐射照度,m是星等,e0(λ)是0星等时光谱辐照度,m是恒星星等。
4.根据权利要求3所述的一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法,其特征在于:
其中,m(λ,tstar)为恒星光谱辐射出射度,λ1波段上限,λ2波段下限,β是对应波段0星等恒星2mass星表的辐照度。
5.根据权利要求4所述的一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法,其特征在于:
其中,h为普朗克常数,c为光速,k为玻尔兹曼常数,tstar为恒星有效温度,λ是恒星波段。
6.根据权利要求5所述的一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法,其特征在于:所述步骤四中根据流场物理特性逐层计算流场吸收系数,具体过程为:
步骤四一、建立近地空间全天时短波红外星敏感器工作平台的有限元分析模型,输入气动条件下流场的物理特性,获取流场温度场t、压强场信息p;
步骤四二、按视轴方向将流场划分为n层,每层长度为δs,根据每层流场温度t,计算温度t下的谱线强度积分:
si,j(t)为第i层介质第j条谱线分子的谱线积分强度,h为普朗克常数,k为玻尔兹曼常数,η0为谱线中心位置,e"为低态谱项,qv(t)为振动配分函数,qr(t)为转动配分函数,s(t0)是p0=1.01325×105pa、t0=296k条件下的谱线强度,qv(t0)是p0=1.01325×105pa、t0=296k条件下的振动配分函数,qr(t0)是p0=1.01325×105pa、t0=296k条件下的转动配分函数,c为光速,p0是标准态的压强,t0是标准态的温度。
步骤四三、根据谱线积分强度逐线积分,计算水和二氧化碳吸收系数:
其中,
式中,κi,η为第i层介质吸收系数,f(η-ηj)为谱线线型函数,ηj为第j条谱线中心波数,n为分子数密度。
7.根据权利要求6所述的一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法,其特征在于:所述步骤五中根据流场吸收系数逐层迭代计算衰减的星光光谱辐射亮度和流场背景光谱辐射亮度,具体过程为:
li,λ=τi,λli-1,λ+(1-τi,λ)bi,λ
其中,li,λ是第i层流场背景光谱辐射亮度,
8.根据权利要求7所述的一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法,其特征在于:τi,λ=exp(-δsκi,η)
其中,δs为该层流场长度。
9.根据权利要求8所述的一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法,其特征在于:所述步骤六中根据步骤三获得恒星光谱和步骤五获得的光谱辐射亮度和流场背景光谱辐射亮度计算视场内恒星信噪比,具体过程为:
其中,k0为星点中心像元占星点总能量的比值;
10.根据权利要求9所述的一种近地空间短波红外星敏感器流场气动热效应分析方法,其特征在于:
式中,d为光学系统孔径;τopt(λ)为光学系统透过率;tint为曝光时间;wph为单个光子能量;q0为量子效率,ω是单位项元所占立体角,