月基望远镜探测能力的地面标定

　　1　引　言

　　在月基天文目标星等探测中，为了监测各种天体在近紫外波段的亮度变化，需要研制一种紫外天体观测相机，该相机具有高灵敏度弱光星等探测性能，其星等探测能力为+15 Mv。由于+15Mv的照度极其微弱，目前还没有相应的标准测量设备能标定其星等探测能力。对于可见光星等探测相机探测能力的标定，国内通常采用在天文台观星的方法，直接将探测相机对准目标星等，在一定的条件下，采集目标星等的图像，然后通过图像处理来计算目标星等的信噪比，进而判断其探测能力是否满足要求[1]。然而，月 基望远 镜(LOT)用于深空紫外星等目标的探测，若通过地面观星试验来验证其星等探测能力会由于大气对紫外光谱的严重吸收而很难在地面上拍摄到较高的星等目标，因此，通过地面观星来验证其探测能力是不可行的。

　　针对上述问题，作者研制了一种高精度星等模拟器，采用星等模拟的方法来验证月基望远镜的探测能力。其星等探测能力的评价标准是：利用图像处理来计算月基望远镜采集到的星模拟器模拟的+15Mv的星点图像的信噪比与能量集中度，最后根据信噪比大小与弥散斑尺寸来判断其是否具有+15Mv的探测能力。这种测试方法的研究，对完成月基望远镜的探测能力标定起着决定性的作用。因此，研究室内星等探测能力的标定方法，成为研制月基望远镜成败的关键。

　　2　LOT探测能力验证的主要技术指标

　　2.1　LOT相机星等探测信噪比判据

　　LOT相机主要用于深空光变天体的高精度监测，因此，要求相机具有大动态范围的星等探测能力及星等分辨能力。为了验证LOT相机的星等探测能力，本文主要对其拍摄的+15Mv图像信噪比及弥散斑能量集中度进行计算分析，判断其是否满足弱光星等探测的要求。

　　由于LOT相机目标信号的检测是对所拍摄或跟踪的星图的星识别过程，研究LOT相机的探测能力，就是要在天空背景下对星体目标图像进行探测和识别。由经典检测理论(对应信噪比的门限作为判决有无目标的准则)可知，对星等探测信噪比测试进行判定时，实现最佳检测的原则是在一定条件下，获取最大的探测率和最小的虚警率，它们与信噪比之间满足一定的关系，如图1所示。根据经典检测理论，在给定探测概率和虚警概率的条件下，LOT相机的检测依据为：

　　SNR=S/N≥T， (1)

　　式中SNR为信噪比，S为信号光电子数，N为噪声均方根值，T为最小可探测信噪比阈值。LOT相机的探测概率不小于99%，虚警率小于1%。结合图1可知，LOT相机的信噪比阈值T为5。