CCD星敏感器光学系统设计

本文介绍了CCD星敏感器光学系统参数选择,及就该设计指标进行的光学设计结果以及象质评价。光学系统的焦距为75mm,F/1.44,视场8.5°。     

三视场星敏感器系统结构布局的优化

研究了三视场星敏感器的相关坐标系及旋转关系,讨论并给出计算视场内导航星数目的方法,指出优化三视场星敏感器结构布局的依据和途径。通过蒙特卡罗仿真,统计导航星捕获概率,给出了结构布局优化结果。从姿态测量精度、导航星捕获概率、光学系统设计难度方面折中考虑,选择极限星等、视场角和光学系统光轴仰角的最佳参数分别为5.0等、11°×11°和40°,此时捕获4颗以上导航星的概率达到99.43%。     

星敏感器光学系统的研制与性能测试的探讨

我国的经济社会不断发展,科学技术水平不断提升。近几年来我国的航天事业繁荣发展,星敏感器的应用范围越来越广泛。星敏感器具有突出的实用价值,一方面,星敏感器的观测水平较高,可以快速获取星体信息。另一方面,星敏感器的精度较大,可以得到科学的姿态分析结果。本文将具体探讨星敏感器光学系统的研制与性能测试,希望能为相关人士提供一些参考。     

国产化微小型星敏感器研究及应用

星敏感器是航天飞行器姿态控制的重要组成部件。基于国产抗辐射CMOS APS芯片和So PC控制芯片,设计一款微小型星敏感器的光学及电学系统,最终实现星敏感器的小型化、国产化。以研制一台国产化微小型化星敏感器作为切入点,研究其参数的设计、系统的构建、使用性能等关键技术问题。最终研制的星敏感器符合预期设计,能够完成基本功能。     

多星模拟器电路系统的设计

为了适应航天器的发展需求,需要研制小型轻量化的多星模拟器。提出了采用Sony公司的LCX023CMT液晶光阀为核心的多星模拟器构成方案。设计了相应的LCD显示驱动电路和光学系统。所设计的多星模拟器经过与星敏感器联调测试,达到了技术要求。     

根据光能量分布确定CCD内插求中心精度

在星敏感器研制过程中,CCD内插求中心的精度将直接关系到星图识别的成功与否,而内插求中心的精度与光能量在CCD象元上的分布是密切相关的。本文从不同光能量分布对内插求中心精度的影响进行了理论分析,在此基础上完成了相应的计算软件,并对Thomson芯片进行了计算,给星敏感器光学系统设计提供了依据。     

星敏感器杂光抑制分析

本文介绍了蒙特卡洛法应用于杂光分析的基本思想、数学模型以及表面热辐射概率模型，对某型号卫星星敏感器的杂光传递进行了模拟。在复杂的杂光环境下，建立杂光跟踪模型，获得了星敏感器杂光环境的定量杂光贡献，并对大衰减比遮光罩及光学系统内杂光传递进行了跟踪，给出了遮光罩的消杂光能力。     

ASTRO-C卫星的CCD星跟踪器

1.前言近年来以天文观测为目的的科学卫星为进行姿态确定和控制,要求高精度的姿态敏感器。卫星姿态敏感器主要有地磁敏感器,太阳敏感器,地球敏感器等。星敏感器(星扫描器,星跟踪器)可作为高精度姿态敏感器。有代表性的实用星敏感器有以下两种:自     

基于几何位置分析的星敏感器布局研究

针对对地三轴稳定卫星中存在的杂散光严重影响星敏感器测量精度和准确性的问题,在研究日-地-月-星的几何位置的基础上,结合卫星的姿态信息、星敏感器的安装位置,以及视场范围,分析了卫星在轨运行过程中太阳光、月球反射光对星敏感器的影响。此外,根据星敏感器的布局设计状况,探讨给出不同时刻推荐使用的星敏感器方案,进而有效避免杂散光对星敏感器的影响。     

基于STK的卫星星敏感器视场仿真研究

研究卫星无陀螺姿态稳定性优化控制问题,针对在轨星敏感器可能会受到太阳光、月光、地气光等杂散光的干扰,从而降低星敏感器姿态测量精度以及有效姿态率等.首先建立了星敏感器视场遇杂散光的数学模型.为解决上述问题,提出用Satellite Tool Kit(STK)仿真软件进行了杂散光进入星敏感器视场的仿真,并给出了星敏感器遇杂散光的时间段、持续时长等信息.研究方法和仿真结果适用于对任意轨道卫星的星敏感器视场进行杂散光研究,并可用来优化星敏感器在星上的安装方位,对星敏感器的工程设计提供科学指导作用.     

面向微小卫星的星敏感器研究

研制了一款新型面向微小卫星的星敏感器,采用商用器件构成以满足微小卫星对小型化的要求.星敏感器由工业镜头、DSP、低功耗CPLD和灰度型CMOS图像传感器组成.为进一步提高测量精度以满足卫星的需求,针对星敏感器的成像模型进行了分析,并用恒星校准的方式补偿了光学参数;对恒星处理算法进行了分析,在图像处理环节特别地采用了中值滤波技术,解决了孤立脉冲噪声对星点提取的影响.基于地球自转的星座跟踪实验表明,所研制的星敏感器样机欧拉角回归标准差为30″,已可实际应用于微小卫星平台.     

大视场数字式太阳敏感器设计

提出了一种新型的大视场数字式太阳敏感器设计方法,其光学系统由全景环形光学镜头和滤光膜组成.该敏感器具有视场大、结构简单及功耗低的特点.从工作原理出发,建立了该敏感器模型,并利用搭建的实验平台,对敏感器进行精度标定.设计中,采用非线性最小均方最优解来确定模型中的参数.对测量误差进行分析,消除系统误差后,敏感器的测量精度由...     

星敏感器系统偏差的标定

星敏感器是常用姿态敏感器中测量精度最高的姿态敏感器，但是星敏感器的系统偏差会影响姿态估计精度，因此星敏感器系统偏差的标定成为高精度姿态确定系统必须解决的关键技术。本文结合扫描式有效载荷的成像特点，推导了利用其成像图像中的地标点信息标定星敏感器系统偏差的方法，并且进行数学仿真验证了标定的可行性和有效性。     

高精度星敏感器温度测量系统设计与实现

针对环境温度对高精度星敏感器测量精度的影响,设计了基于FPGA和AD7416的星敏感器温度测量控制系统。以FPGA作为主控制器,通过I2C总线控制温度传感器AD7416采集温度并控制制冷系统对星敏感器进行制冷,使其工作在-20℃-0℃范围内。实验结果表明,该系统测量速度快,测量精度高,提高了星敏感器的成像质量和测量精度,可满足星敏感器系统要求。     

星敏感器中面阵CCD的应用线路设计研究

本文阐述了星敏感器线路组成和系统要求，讨论了面阵CCD在星敏感器中的应用方法，提出了星敏感器关键敏感器件的线路实现方案，对星敏感器硬件电路的设计进行了分析和研究，并在此基础上对实际电路进行了测试，分析了测试结果。     

基于精密星敏感器的航天器高精度姿态测量标定方法

为了解决传统航天器姿态测量方法中存在的误差率高的问题,提出基于精密星敏感器的航天器高精度姿态测量标定方法。首先对使用的精密星敏感器进行设计,并将在不影响航天器运行的前提下安装在合适的位置上。通过建立运动坐标系、坐标参数转换和设置姿态参数三个步骤得出航天器运动模型,在该模型下分析出航天器姿态的基本运动规律、利用精密星敏感器识别并选取航天器空间下的任意三个星点,最后综合定位的星点和航天器姿态的运动规律,从不同的角度上确定航天器姿态测量结果,为了提高航天器姿态测量结果的精度进行标定处理。通过模拟实验分析得出结论：与传统测量方法相比,基于精密星敏感器的航天器高精度姿态测量标定方法的平均误差率降低了6.0%。     

空间光学姿态敏感器的发展

一、回顾空间光学姿态敏感器主要指太阳敏感器、红外地平敏感器和星敏感器。该三种空间光学敏感器分别以太阳、地球和恒星为基准,对飞行器进行实时姿态(俯仰、滚动、偏航)捕获与测量,或修正陀螺平台系统,或经过信息处理直接进行姿态控制。其中,太阳敏感器还可用作红外地平敏感器和星敏感器的视场监视和保护,以及太阳帆板控制等。这三种光学敏感器的测量精度受其参考基准所限,以星敏感器为最高(秒级),太阳敏感器次之(一般大视场时为几分,小视场时可以     

基于多视场星敏感器的姿态确定方法

星敏感器是目前航天器姿态测量精度最高的器件,与传统的单视场星敏感器相比,多视场星敏感器可以实现三轴同样高精度的姿态测量,提高姿态测量精度;针对单视场星敏感器姿态确定问题,推导了以最小代价函数为指标的QUEST姿态确定算法;对于多视场星敏感器,通过坐标变换方法将多个视场的导航星矢量转换到同一视场中,再利用QUEST算法得到航天器姿态;最后仿真结果表明,坐标变换后进行姿态确定得到的姿态数据与单个视场所得的姿态数据相同,验证了方法的正确性。     

用可旋转光楔实现星敏感器标检

文章从星敏感器的误差分析出发，讨论了提高星敏感器角位置精度的要点，并具体地讨论了可放转光楔及由可旋转光楔构成的星敏感器标检台。     

一种星敏感器安装误差标定模型仿真研究

安装误差对星敏感器姿态确定精度有严重影响,需对其进行有效的标定与补偿。为此提出了一种以星敏感器量测信息为依据的安装误差快速标定模型和方法。该方法通过分析星敏感器输出的姿态信息与安装误差之间耦合关系,建立四位置下星敏感器测量信息及相对位置关系与安装误差的观测模型,在此基础上推导了安装误差标定及补偿算法。仿真表明,该法能够实现对星敏感器安装误差的高精度标定,可有效提高星光天文定姿的精度,对星敏感器的高精度应用具有重要的理论意义和实际参考价值。