星敏感器在地面观星实验的结果分析

星敏感器是为航天飞器姿态控制系统提供姿态信息的测量系统。室外的实际观星,对检查星敏感器软件算法的正确性和实际星目标探测灵敏度能力,具有重要指导意义。本文介绍了星敏感器在云南天文台进行的观星实验,并对实验结果进行了分析。     

弹性安装船用星惯组合导航系统安装角动态标校方法

针对船用星惯组合导航系统中惯性导航系统和星敏感器之间刚性和弹性两种不同的安装方式,提出了一种星敏感器安装角的动态标校方法。该方法以星敏感器得到的姿态数据和惯导系统输出的姿态数据构建滤波观测量,基于惯导误差传播方程构建状态方程,通过Kalman滤波实现对惯导系统姿态误差和星敏感器安装误差的动态最优估计。基于"远望三号"航天测量船的实测导航数据、船体弹性角形变数据对该动态标校方法进行了仿真测试,结果表明星敏感器与捷联惯导系统之间本地刚性安装时安装角动态标校误差较小,异地弹性安装时由于安装误差角的动态变化导致标校误差较大。     

基于BP网络星图识别的样本构造方法

星敏感器是一种高精度的姿态敏感测量系统，如何确定星敏感器上像点在摄影时刻所对应的恒星，即星图识别，是姿态测量的关键。本文根据星图识别问题本身的特点和神经网络技术的特性，提出了基于BP网络星图识别方法的一种可以兼顾性能和效率、利于实现的样本构造方法。     

深空光通信中恒星信标的捕获跟踪技术研究

提出一种深空光通信系统的信标捕获、跟踪方案,该方案是以恒星作为信标,根据恒星在惯性坐标系中的绝对位置信息,基于航天器和地球星历表、航天器的姿态信息来进行下行光束瞄准方向的精确控制。理论分析和计算机仿真都表明,星敏感器的测量精度和焦距,下行信号光的束散角将影响激光链路成功建立概率。下行信号光束散角为30μrad,星敏感器视场为8°×8°,焦距为143mm,恒星的中心位置测量精度达到0.10个像素时,链路成功建立的概率达到96.4%,表明该方案是可行的。     

科学级CCD相机在星敏感器中的设计与应用

星敏感器通过探测天球上不同位置的恒星来确定航天器的姿态。星相机是星敏感器的成像系统。虽然近年来CMOS成像技术快速发展,但在科学级成像领域,特别是星敏感器应用中,CCD技术较成熟。本文的研究目的是研究一种探测能力强、数据更新快的用于星敏感器的成像系统。文中主要研究了基于TH7888A科学级CCD传感器的星相机的设计和应用,说明了CCD工作原理,详细分析了该种CCD传感器的星等探测灵敏度,论述了CCD星相机的设计方案。并用成像实验、动态范围测试、星等探测能力实验等实验验证了所设计的相机的性能。设计的星相机可以用给定的小型光学系统在60 ms以内的积分时间探测6等星,相机可达到10帧/秒的图像数据更新频率,满足短积分时间进行快速星光成像的要求。     

试述DSP与RISC性能区别

随着计算机技术的发展,人们对有限的系统资源处理多种类型的事务的效率要求越来越高。通常的解决方案倾向于使用RISC和DSP搭配的协处理系统以取长补短,弥补这两类处理器各自所受的应用范围局限,但同时也会会大幅增加系统结构的复杂性,并对成本、功耗、可靠性等多方面性能带来不利影响。从处理器的体系结构与功能特点出发。分析RISC和DSP两类处理器的主要性能差距,具有一定的指导意义。     

星敏感器外场观星标定及检验方法研究

介绍了星敏感器的主要检验标定方法-外场实测观星标定方法,以及实验平台的组成和搭建。根据对双CCD探头星敏感器获取的实验数据进行处理、分析,给出了动、静态三轴姿态精度和数据更新率。实验结果表明,采用这种方法可对星敏感器的精度、更新率、敏感星等级、捕获时间等指标进行检验,可信度高。     

基于MEMS光线引入器的太阳敏感器技术

太阳敏感器是卫星等航天器上的重要姿态测量部件,其原理是测量太阳光线和敏感器本体主轴的夹角,近而确定卫星的指向.随着MEMS技术和高精度图像传感器技术的发展,将MEMS光线引入器阵列和APS(Active Pixel Sensor)图像传感器技术进行组合,在不增加系统的质量和功耗的情况下通过多个成像阵列来降低系统的随机误差,提高成像中心位置的准确性,从而将太阳敏感器的测量精度提高一个量级.同时采用图像预测提取相关算法(Future Extraction and Image Corre-lation-FEIC),提高了系统的鲁棒性,在部分小孔受到堵塞等干扰情况下,依然保证系统正常工作,精度上基本上不受影响.传统的太阳敏感器一般采用单孔式光线引入器和CCD等方案来实现的,精度比较低.这种新设计思路和实现方法为太阳敏感器系统的可靠性提供了重要保障.     

一种星敏感器安装误差自动化测量方法

针星敏感器安装误差的精确标定,该文提出基于平台式惯性/星光组合导航系统中,星敏感器相对惯性坐标基准的安装误差自动化测量方法。首先基于光电自准直仪测量方式,建立安装误差测量的数学模型,并通过仿真验证模型的有效性。开发一套自动化测试系统,利用高精度的光电测角仪模拟星光,将星敏感器主光轴对准星点,输出星点坐标信息,自准直仪测量标准六面体的姿态,通过与星敏感器坐标对比和软件自动解算得到星敏感器相对标准六面体的安装误差。试验数据能达到5″内的测试稳定精度,证明该方法可准确测量出星敏感器的安装误差,且测试稳定性好,已应用于工程精密测量。     

基于SOPC的太阳敏感器信息处理系统

基于内嵌处理器软核MicroBlaze的FPGA,设计了一种太阳敏感器信息处理系统。采用MicroBlaze软核实现光斑质心提取和姿态换算,并通过其它逻辑资源实现图像传感器驱动、图像存储和接口通信等模块的时序控制,同时根据MicroBlaze软核的特点,提出了一种基于扫描方式的质心提取算法。结果表明,具有单精度浮点运算能力的MicroBlaze软核能够保证太阳敏感器质心提取和姿态计算的精度;基于扫描方式的质心提取算法流程简单,占用资源少;采用SOPC的太阳敏感器无需DSP或ARM等协处理器,减小了硬件设计复杂性,提高了系统的集成度和性能。     

一种嵌入式移动机器人控制系统

为克服传统移动机器人控制系统的性能与功耗的矛盾,提出了一种高性能、低功耗的嵌入式控制系统.该系统以微处理器ARM9作为上位机处理器,配上基于数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列((FPGA)的视觉模块、传感器模块和伺服模块,构成一种主从分布式、多CPU的控制系统,实现了基于实时Linux的机器人控制软件体系结构.整个系统具有处理能力强,实时性高,稳定性好等特点.通过对比实验证实,该移动机器人控制系统真正具有高性能、低功耗以及软件实时性高等优点.     

基于微机电系统与径向基函数的水下航行器姿态检测

为实现水下航行器自主运动控制,准确掌握水下航行器的运动姿态至关重要。微机电系统惯性传感器因具有体积小、成本低和功耗低等特点,被广泛应用于姿态检测系统当中。由于海底的工作环境复杂,故水下航行器在实验过程中设定有一定的非合作性;因此设计采用径向基函数神经网络算法对采集数据进行训练与分类。实验结果表明,微机电系统惯性传感器结合径向基函数神经网络算法对水下航行器的基本行为识别的平均召回率可达94%。     

星敏感器中快速星匹配跟踪算法研究

阐述了基于星体中心位置信息匹配的跟踪原理,提出了一种基于匹配的星跟踪方法.采用FPGA实现实时的星点位置信息的获取,解决了传统星跟踪过程中图像数据获取的瓶颈,增加了跟踪星体的个数,加快了匹配跟踪的速度;并且采用先排序后匹配的匹配方法,减少无谓的星体间的比较.仿真测试结果表明,此方法使得匹配跟踪的时间大约降低为原来的10%,提高了整个跟踪算法的计算速度,对星敏感器整体效能的提高也非常明显.     

高精度星敏感器二轴标定转台的设计

作为航天飞行器的姿态控制重要元件星敏感器,其控制精度的检测标定显得尤为重要,本文针对星敏感器测量空间里间角距的重要指标,提出了采用高精度二轴转台的设计方案,较好地实现了对星敏感器静、动态标定的目的,并对二轴转台的设计进行了详细的介绍．     

A power scheme of a wireless sensor network node for debris flow monitoring with move-triggered wake-up

In countries threatened by debris flow disasters, using wireless sensor networks (WSN) for debris flow monitoring and warning has become an important research topic. To detect the initial movement and subsequent moving status of monitored debris or rocks, a two-phase power scheme for a self-developed wireless inertial sensor has been proposed, implemented, and analyzed in this study. During the first phase, the power of the sensor node is disconnected to ensure that the sensor remains stationary. In the second phase, a hybrid scheme with periodic and move-triggered wake-up is actuated if the sensor is moved by debris or hit by rocks. A simple move detection algorithm is used to determine whether the node should enter sleep mode. The power models of the components of the proposed sensor node have also been discussed. Based on those models, the power consumption of the proposed power scheme has been determined and verified according to measurements. Analysis of the proposed hybrid power scheme can be easily generalized for WSN applications with sensor-triggered schemes. The relationship between the moving rate of monitored objects and the wake-up period in the moving detection algorithm was found to be nearly inversely proportional. The results can be employed to estimate and design sensor node power schemes for other similar applications, such as value asset monitoring and tracking.     

一种全新的激光自动跟踪方法在激光移动通信中的应用

介绍了传统激光移动通信的特点及其不足，提出一种基于MOEMS(微光机电系统)技术的全新的激光自动跟踪方法。给出一个基于这种方法的激光移动通信系统实例，这种系统结构简单、体积小、重量轻、功耗低、控制简便，在一定的角度范围内能够自动跟踪目标实现移动通信。实验研究结果表明，这种系统能够很好地满足激光移动通信所要求的功能。     

Integration of a photodiode array and centroid processing on a single CMOS chip for a real-time shack-Hartmann wavefront sensor

A real-time VLSI optical centroid processor has been developed as part of a larger Shack-Hartmann wavefront sensor system for applications in adaptive optics. The implementation of the optical centroid detection system was demonstrated successfully using a hardware emulation system. Subsequently, the design has been implemented as a CMOS single-chip solution. This has advantages in terms of speed, power consumption, system size, and cost. The design of the different components of the system will be discussed along with test results of the fabricated device.     

基于电感数字变换传感器的智能小车自动循迹系统

为了解决智能循迹小车常用的路径识别传感器易受电磁、光线等干扰的问题,提出了基于电感数字变换传感器的智能小车自动循迹系统。通过分析电感数字变换传感器的工作原理,得出通过扩展传感器感应线圈来扩展感应范围的方法,并基于该方法设计了一种使用单个LDC1000电感数字变换器的传感模块。该模块利用SN74LV4052A模拟开关实现对传感器线圈的扩展;采用MSP430单片机搭建了包括主控模块、电源模块、驱动模块和传感器模块的循迹硬件测试系统;通过实时采集和处理传感器的数据并对小车位置进行调整,实现了硬件测试系统循迹的功能;最后,在测试系统上进行了传感器对金属的感应实验和循迹测试。实验结果表明：该传感器可实时检测到轨道与线圈的水平和垂直距离的变化,可以为循迹功能的实现提供保证;该智能小车在5 mm宽的锡箔纸轨道上可以得到良好的循迹效果。研究结果表明该系统具有适用性强、检测技术稳定的特点,可以广泛应用于工业现场智能循迹。