4-41 白天探测星体的可行性分析

万 敏 苏 毅 杨 锐 郑 捷 郑为民 李国会

　　白天观测遥远微弱星体的主要困难在于强背景造成的低对比度及低信噪比。为了提高白天跟踪星体的能力，分析了系统光强分辨率、动态范围、视场设置及光谱滤波技术对系统能力的影响。一些文献上讨论了白天跟踪观测非自发光星体的问题，实验和理论上的研究表明，光谱滤波是提高检测概率的一种行之有效的方法。但是不同探测系统视场的选取是否会影响探测信噪比和对比度，以及如何合理选取探测系统视场，对此问题却没有一个明确的答案，在对系统各设置指标进行分析计算后，对白天探测星体的可行性进行了评估。

　　当星像占一个像素以上，背景不导致CCD饱和的情况下，随着单位像素视场角的增大，可观测的最暗星等越高；当星像占一个像素以上，背景导致CCD饱和的情况下，需要加衰减片令背景强度接近CCD的饱和强度，这时随着单位像素视场角的增大，可观测的最暗星等不变； 当星像占一个像素以下，单位像素视场角越大，可观测的最暗星等越低；单位视场角的选择有个最佳值，单位视场角的选取应使系统在不加衰减片时，单位像素接收到的背景光子流接近CCD的饱和值。

　　在无滤光片情况下，天空亮度为10 W·m^-2·sr^-1，天气条件较好时（湍流效应较弱），探测系统可观测的最暗星等约为6.8星等；天气条件较差时（湍流效应较强），探测系统可观测的最暗星等约为4.8星等。为保证对目标的光强分辨率，图像采集卡A/D转换位应为10位。

　　采用光谱滤波技术，加上短波截止波长为600nm的滤波片后，探测系统可观测的最暗星等提高了1个多星等。随着截止波长的增长，可观测的最暗星等越高，可观测的最暗星等随着截止波长的增长呈非线性增长，截止波长越长，可观测的最暗星等增长得越小。另外，截止波长的选择还应当考虑探测器的响应波长和对星光的分辨率，因此实际系统中的滤波片的截止波长并非越长越好，通常滤波片的截止波长可选取为600~700nm。