全天球实时星光模拟器的设计与标定

本文论述了全天球实时星光模拟器设计中的几个重要指标及其实现方法，提出了一种软件提高星模拟器的星点位置精度的方法，给出了星模拟器的系统标定以误差补偿的方案和算法。     

基于LVDS的电子星模拟器设计

为了实现卫星姿轨控地面半物理仿真试验,设计了基于LVDS的电子星模拟器,图像分辨率支持1 024*1 024;图像位宽支持12 bit;能够同时完成帧频10 Hz的图像上传及采集;将星敏感器作为高精度姿态测量部件引入控制系统,地面动力学通过以太网将四元数提供给电子星模拟器,电子星模拟器将生成的电子星图通过LVDS传输给星敏感器,通过地面实时系统将控制系统、星务计算机、敏感器系统组成了实时仿真验证系统;试验表明电子星模的输出接近目标值,闭环测试中星敏采集到准确的星图;通过实物在闭环回路仿真验证了上述方案的有效性,并通过指标对比分析,显示了电子星模拟器的可行性,在卫星姿轨控地面半物理仿真试验中具有良好的推广性。     

基于FPGA和PCIe总线的电子星模拟器设计

为了实现卫星姿轨控地面半物理仿真试验,设计了基于FPGA和PCIe总线的电子星模拟器,图像分辨率支持1024*1024;图像位宽支持12bit。电子星模拟器图像处理卡基于FPGA的硬件结构,与上位机界面软件通过PCIe总线交互数据,采用LVDS(Low Voltage Differential Signaling)信号收发星图数据。地面动力学按照10ms周期将四元数通过以太网发送给电子星模拟器,电子星模拟器将生成的电子星图通过LVDS传输给星敏感器,通过地面实时仿真验证系统验证,电子星模的输出与目标值误差小于0.07%,闭环测试中星敏采集到准确的星图,显示了电子星模拟器的可行性,在卫星姿轨控地面半物理仿真试验中具有良好的推广性。     

小型动态星模拟器设计

本文提出了以液晶光阀为核心器件的小型动态星模拟器方案，采用光学拼接方法克服了其小型，动态的难点，并通过原理性试验加以验证，最后对其性能进行了分析。     

智能星—多环中心集线器的设计与实现

星环形局域网是构造分布式多媒介通信环境的一种新型局域网，其核心是在单纯物理环局域网基础上加入智能星-多环中心集线器。本文阐述了带有７条内环和６４个站点接口的智能中心集线器的总体设计、协议设计和硬、软件设计。     

智能星—多环中心集线器的设计与实现

星环形局域网是构造分布式多媒体通信环境的一种新型局域网，其核心是在单纯物理环局域网基础上加入智能星－多环中心集线器。本文阐述了带有一条主环、７条内环和６４个站点接口的，智能中心集线器的总体设计，协议设计和软件硬件设计。     

基于VC的密集星场测光软件设计

介绍了密集星场测光软件的研究背景和设计目标,描述了基于VC密集星场测光软件的实现,以及使用自己设计的程序对山东威海天文台1m望远镜观测的M39星团进行实际测量的实验结果。结果表明对于比较稀疏区域的亮星(约14mag)内部精度达到0.003mag,而对于较密集区域的暗星(约17mag)内部精度达到0.128mag。     

星模拟器概述

星模拟器是星敏感器的主要地面标定设备之一。本文讨论了恒星辐射模型,介绍了星模拟器的基本工作内容及其各组成部份的功能。     

基于FPGA的通用开放式星载陀螺模拟器设计

陀螺是小卫星平台上姿轨控制分系统中的重要敏感元件,而陀螺模拟器是小卫星姿轨控制分系统地面测试过程模拟陀螺仪的数据流向和时序关系的必要设备;针对通用化的小卫星陀螺模拟器的设计需求,开发了一种基于FPGA和CAN总线接口的陀螺模拟器,采用了FPGA作为主控芯片,实现了支持多类常用星载陀螺数据通信协议的实时接口,并配置了具备电平隔离功能的CAN、RS-485等总线接口电路,实际配置一种工作状态的测试和实验验证表明,所设计的陀螺模拟器具有较高的可靠性和良好的通用性。     

基于多星LAN的竞争冲突淘汰存取方式仿真建模的探讨*

竞争—冲突淘汰（C-CC）存取方式是多星局域网（LAN）的存取控制方式,根据多星LAN的设计原理,C-CC存取方式分为六类系统模型。利用OPNET仿真平台,构建多星LAN并实现C-CC存取方式Ⅰ类系统模型的仿真。通过仿真建模,将仿真结果与已有理论结果进行了比较;分别得到了M=2和M=4条件下多星LAN的三个性能参数,即数据包延迟、中心节点的队列长度和吞吐量,并进行了性能比较与评价。     

机载小型化星敏感器遮光罩设计

针对机载小型化星敏感器的消杂光系统进行了研究。以点源透射比(PST)为标准,根据机载小型化星敏感器成像系统自身的特性与遮光罩设计原则,在尽量不增加系统长度的前提下,对消杂光结构进行了设计。利用Matlab计算出遮光罩的尺寸,确定挡光环的位置,结合CAD作图软件进行建模,并使用光学软件TracePro对遮光罩的消杂光效果进行了仿真和分析,在太阳规避角30°时的点源透射比达到了5.536×10-10,达到系统要求的性能指标。设计的遮光罩能够成功地抑制杂散光,可以满足机载小型化星敏感器的使用要求。     

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。     

高精度星敏感器的导航星识别定位算法研究

介绍了星敏感器的基本工作原理,分析了恒星能量在星图的分布特点,结合星图的特点提出了星敏感器导航星点识别定位方法,按照处理顺序,介绍了导航星阈值确定,连通性分析和内插细分等其中各步骤算法,并用星敏感器通过导航星角距标定新方法对该方法进行了定位精度检测,取得了较为满意的结果。     

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。     

基于TMS320C6701的星敏感器电路系统的设计

介绍了TMS320C6701芯片的主要功能特点及内部结构,建立了以DSP为核心的星敏感器信息处理电路系统,并在此系统中成功实现了快速的全天球星图识别。实验结果表明,在不降低星图识别率的条件下,该算法在本系统中的运行速度为0.47s,比基于RISC的星敏感器数据处理单元的速度提高近一倍。     

基于ITSI优选算法的星敏感器导航星库建立

为了有效提高星敏感器星图识别性能,基于ITSI导航星优选算法,合理地进行了导航星库的构建。该优选算法是在传统的导航星优选算法基础上进行的改进,通过区域分割和星密集度计算来实现优选导航星。同时,基于SAO星表,本文建立了一个星图仿真器的软件平台,可以按照实际需求输出全天球范围内不同光轴指向、视场角、轨道位置、像元敏感度等约束条件下的观测星图。在此星图的基础上,运用上述导航星优选算法,建立导航星星库。经均匀性评价准则验证,本文提出的导航星优选算法可以更好地实现导航星的均匀分布,降低星冗余度。最终基于此算法建立导航星库,可以有效降低星图匹配复杂性,提高星图匹配速率和识别成功率。     

组合大视场星敏感器自主定轨方法

在卫星自主轨道确定中,敏感仪器和其使用方法是很关键的问题。如何利用低成本的设备实现高精度自主定轨,足一个值得研究的重要课题。该文提出了一种组合大视场星敏感器自主定轨方法,在该方法中,整个地球在敏感仪器视场范围内,且每个星敏感器能至少观测到星光穿过地球边缘周围附近的一颗恒星。这样既可利用星敏感器的高精度,又可得到观测整个地球边缘附近恒星所需要的大视场;叙述了利用组合大视场星敏感器确定地心的方法;最后运用广义号尔曼滤波算法进行了仿真。考虑到星表、敏感仪器和仪器标定精度,星光大气折射改正以及地球非球形几何改正,其定轨精度估计可达100m～150m．     

Compensation for Periodic Star Sensor Measurement Error on Satellite

A novel method based on the least squares estimation and the augmented Kalman filter (KF) is proposed to identify and compensate for the star sensor measurement error due to the periodic star sensor alignment change. For the satellite attitude determination system, the periodic star sensor measurement error causes periodic variations in the gyroscope bias estimate. Thus, the gyroscope bias estimate is adopted as an indicator for the identification of the periodic star sensor measurement error. The high performance of the proposed method is illustrated through numerical simulations with the use of the real gyroscope data. It is shown that the proposed method is effective.     

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。