ارائه یک مدل مبتنی‌بر ناحیه فروسرخ نزدیک برای آشکارسازی ستاره‌ها در روز

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده برق- دانشگاه امام حسین(ع)

چکیده

ناوبری ستاره‌ای می‌تواند گزینه‌ای برای جایگزینی GPS باشد. یکی از چالش‌های مهم در این جایگزینی، آشکارسازی ستارگان در روز است. در ناحیه فروسرخ نزدیک افت تابش خورشیدی قابل‌توجه است و به‌همین دلیل تابندگی آسمان (که همان پراکندگی نور خورشید در آسمان است) در این پنجره طیفی کاهش محسوسی دارد. این ناحیه توسط CCD مرئی پوشش داده می‌شود، بنابراین امکان‌سنجی آشکارسازی ستارگان در فروسرخ نزدیک می‌تواند به کاهش چشمگیر هزینه‌ها در مقایسه با سامانه‌های رایج فروسرخ کوتاه‌موج منجر شود. در این مقاله گذردهی آسمان برای طول‌موج‌ها و زوایای مختلف  خورشیدی محاسبه می‌شود. بر اساس یک مدل ارائه‌شده شدت نور ستارگان در ناحیه فروسرخ نزدیک شبیه‌سازی می‌شود و با ارزیابی مولفه‌های سامانه اپتیکی برای نخستین بار یک مدل برای آشکارسازی ستارگان در فروسرخ نزدیک ارائه می‌شود. قدر ستاره‌های Betelgeuse ، Vega و  Mirach توسط مدل ارائه‌شده شبیه‌سازی می‌شود.همچنین قدر آسمان برای شرایط مشاهده با سه سامانه‌ی اپتیک پیشنهادی شبیه‌سازی می‌شود و امکان آشکارسازی ستاره‌های ذکرشده در شرایط مدل‌شده تأیید می‌شود .درنهایت با استفاده از افزاره‌های مناسب اپتیکی و سروموتور مناسب (برای رهگیری ستاره در آسمان) داده‌های تجربی اندازه‌گیری می‌شود که این داده‌ها مدل ارائه‌شده را تأیید می‌کند. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Presentation A near infrared model for stars detection in daytime

نویسندگان [English]

  • A. Bashiri
  • I. Hadinejad
Faculty of Electrical Engineering, Imam Housein University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Star based navigation could be a good alternative for GPS. However there are some limitations. The most important problem is stars detection in daytime. In the near infrared region, reduction of solar radiation is noticeable, hence, radiance of sky (which is sunlight scattering in the sky) noticeably decreases in this spectral window. This region was covered by visible CCD so feasibility study of stars detection in daytime in near infrared can significantly reduce costs in comparison common shortwave infrared systems. . In this paper, sky transmittance is calculated for different wavelengths and sun zenith angles. According to a given model, the intensity of stars light is simulated in near-infrared and evaluated the components of the optical system until a model is presented about stars detection in daytime for the first time. Magnitude of some stars such as Betelgeuse, Vega and Mirach are simulated by the presented model. Also observed magnitude through three optical systems simulated and Ability to detect of the mentioned stars are confirmed. Finally, experimental data are measured by using appropriate optical equipment and servo motor (for star tracking in sky) that these data confirm result of presented model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Stars detection
  • near infrared
  • radiance of sky
  • star magnitude
  • shortwave infrared

مراجع

[1] A. T. Tokunaga, Infrared Astronomy, Allen’s Astrophysical Quantities,4th ed, Springer, 2000.
[2] M. J. Koomen, “Visibility of stars at high altitude in daylight,” J.Opt.Soc.Am, vol. 49, no. 6, pp. 626–629. 1959
[3] G. Fazio. Giovanni, “Feasibility study of Utilizing Existing Infrared Array Cameras for Daylight Star Tracking on NASA's Ultra long Duration Bafloon (ULDB) Missions,” Smithsonian lnstikrtion Astrophysical Observatory Cambridge, Massachusetts, 2004.
[4] M. Zhu, X. H. Shen, and C. Wu. “Study of star image detecting technology in daytime strong background,” 7th International Conference on Signal Processing Proceedings, ICSP, vol. 3. pp. 2514-2517, 2004.
[5] R. Zhang, H. Xian, C. Rao, and S. Wang. “Study on application of spectral filter in detecting stars in daytime,”  6th International Symposium on Advanced Optical Manufacturing and Testing Technologies, 2012.
[6] http://www.trexenterprises.com.
[7] S. I. Glass, Handbook of Infrared Astronomy, vol. 1. Cambridge University Press, 1999.
[8] I. Muhammad.  An Introduction to Solar Radiation, Elsevier, 2012.
[9] B. Anthony. “Rayleigh-Scattering calculations for the terrestrial atmosphere,” Applied Optics, vol. 34, no. 15, pp. 2765–2773, 1995.
[10] D. Hong. “Mie-Scattering calculation.” Applied Optics vol. 43, no. 9, pp. 1951–1956, 2004.
[11] J. H. Hecht, “Instability Layers and Airglow Imaging,” Reviews of Geophysics, vol. 42, no. 1, 2004.
[12] D. Pissulla, G. Seckmeyer, and S. Wuttke. “Sky Radiance in Hannover, Germany and Antarctica,” Institute of Meteorology and Climatology, Leibniz University Hannover, Germany, 2015.
[13] K. Jim, B. Gibson, and E. Pier. “Daytime sky brightness modeling of haleakala,” In Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies Conference, 2011.
[14] H. Volland, “Full Wave Calculations of Gravity Wave Propagation through the Thermosphere,” Journal of Geophysical Research, vol. 74, no. 7 pp. 1786–1795, 1969.
[15] http://www.ccd.com/pdf/ccd.285.pdf
[16] D. Malacara-Hernández and Z. Malacara-Hernández. Handbook of Optical Design, CRC Press Published, 2016.
[17] محمد اسدنژاد، عبدالله اسلامی مجد، حسن حاج قاسم، «کمینه نمودن نورهای سرگردان در دوربین ماهواره با استفاده از سپر و پره‌های  اپتومکانیکی»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 48 ، شماره 1، بهار 1397.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار