天体对太阳敏感器的测姿影响及其防护措施

姿态控制系统是卫星得以持续正常工作的保证。太阳敏感器在轨道运行时,容易受到天体的干扰而引起卫星姿态异常。简要介绍了太阳敏感器的工作原理。分析了天体对太阳敏感器的干扰情况。分析表明,敏感器受天体的干扰影响,与天体反射太阳光和入射太阳光在太阳敏感器位置的辐照比值有关。最后,针对可能存在的干扰,提出了相应的防护措施。     

大视场高精度太阳敏感器的实现

太阳敏感器是卫星姿控系统之一,现在被广泛应用的CCD太阳敏感器已渐渐不能满足卫星小型化、高性能的要求。本文从如何增大太阳敏感器视场并提高其精度这一对矛盾量入手,简要介绍了基于CMOS有源像元传感器(APS)的太阳敏感器的发展现状,并对国外的两款数字式太阳传感器(APSDSS)的原理进行了分析和介绍。     

大视场、高精度数字式太阳敏感器

1 引言 太阳具有离地球近、亮度高、发光均匀等特点,把它作为测量目标,测量太阳矢量在敏感器坐标系中的位置,并将测得的该位置信息提供给卫星姿态控制系统,便可以调整卫星的姿态。表1列出了国内外各类卫星姿态控制系统的构成及性能。由此可以看出,几乎所有的卫星上都用到了太阳敏感器,可见其在姿态控制系统中的重要地位。太阳敏感器的主要类别为0-1式太阳敏感器、模拟式太阳敏感器、数字式太阳敏感器。     

CCD太阳敏感器技术研究

太阳敏感器是卫星姿态控制系统中的重要测量部件。本文重点阐述CCD（电荷耦合器件）太阳敏感器的优越性及在方案研究中的基本设计,并结合功能测试给出了太阳敏感器的标定原理,最后分析了CCD太阳敏感器的发展及其广泛应用的前景。     

数字式太阳姿态敏感器抗干扰特性研究

分析了天体干扰光斑的位置和光强对卫星数字式太阳敏感器姿态角输出的影响.基于太阳光斑和天体干扰光斑具有不同的输出电压和位置特性,提出了一种分别计算每个光斑的输出电压值和入射角度的比值,并与标定的太阳垂直入射时输出电压值作比较而得到正确太阳姿态角的新抗干扰方法.     

线阵红外地球敏感器算法设计

在对卫星或飞行器进行姿态控制时,需用敏感器进行姿态测量。红外地球敏感器通过测量局地垂线获得姿态信息。根据线阵红外地球敏感器产品的特点进行算法设计,通过像元细分的方式提高测量精度,通过多工作模式选择的方式拓展应用环境。在产品上落实软件设计和实现,并进行测试。测试结果表明,该算法具有提高测量精度和增加使用环境可适应性等特点,对于地球敏感器适应微小卫星发展、提供高精度姿态以及实现天文导航等具有重要的推进作用。     

利用CPLD实现数字式太阳敏感器高精度CCD信号源设计

CCD信号源是数字式太阳敏感器进行电性能测试的主要设备。其主要功能是模拟数字式太阳敏感器的CCD探测器和光电池随太阳角度变化的输出信号,以供太阳敏感器在没有太阳模拟光源的情况下进行各项试验。我们通过来用CPLD技术,使信号源具备了精度高、误差小、结构简单以及可靠性高的特点。     

当前CCD星敏感器及其在航天中的应用

本文阐述了星敏感器的定义、分类;简要地介绍了CCD星敏感器的结构、工作原理和应用;重点介绍了美国、日本、英国和德国研制的几种有代表性的卫星、航天器等姿态测量用CCD星敏感器。     

小卫星姿态控制系统的地面测试方法

1 小卫星姿态控制概述 小卫星姿控系统主要由姿态测量敏感器、姿态控制器和执行部件三部分组成.姿态测量敏感器完成对卫星空间姿态的敏感和测量;姿态控制器让控制程序运行,根据姿态信息,进行姿态判断并发送控制指令;执行部件实现卫星的主动或被动控制.     

扫描式红外地球敏感器抗干扰技术研究

介绍了卫星姿态敏感器的重要作用,总结了国内外相关机构对红外地球敏感器受扰状况的分析及相关技术。针对红外地球敏感器容易受扰的现实,以扫描式红外地球敏感器为例,详细分析了各种抗干扰原理及相关技术措施,强调了考虑星上敏感器采取抗干扰措施的必要性,对红外地球敏感器的抗干扰设计有一定的指导作用。     

一种基于红外传感器的无人机姿态测量方法

针对红外温度传感器能灵敏感应天空地面热辐射的特点,提出了一种基于红外传感器测量无人机姿态信息的方法,相比传统姿态测量传感器,红外传感器具有体积小、重量轻、无漂移、成本低等优点;针对该方法介绍了由三对正交安装的红外传感器测量姿态角的基本原理及能获得更好视场角的45°安装方式;并通过场地实验获得了红外传感器的对地倾角和输出电压的函数关系;通过推理得到无人机姿态测量算法,实现了根据红外传感器的差动输出信号计算无人机的姿态角;同时对太阳的干扰问题作了适当的研究;为了验证算法的可靠性,进行了机载飞行实验。实验结果表明,该方法可以有效的测量无人机的姿态角。     

地磁坐标系下变姿态空间相机的外热流计算

为了提供准确的空间相机外热流数据,提出一种在地磁坐标系下进行频繁姿态变换的空间相机瞬态外热流计算方法。首先,确定了在J2000坐标系下太阳地球的相对位置及太阳辐照强度;其次,计算相机不同位置的地磁纬度,并采用二分法得到相机在轨运行时进出高磁纬地区(|L|60)的轨道时间;然后,依据其地磁纬度,确定相机不同时刻下的在轨姿态。最后,采用蒙特卡洛法(MCM)计算相机的各环境映射面的轨道视角系数,进而得出整轨周期内各环境映射面接受的瞬时外热流。此方法与IDEAS/TMG软件的外热流结果能够较好的吻合。与姿态稳定的相机相比,空间相机姿态频繁变化会导致外热流数值的明显波动。尤其是入光口所在的+Z面,其波动范围为0~1 245.4 W/m2。     

红外传感器在无人机姿态平衡系统中的应用

为简化小型无人机内环控制的复杂程度,提出了使用红外温度传感器设计小型无人机平衡系统,以此替代传统的MEMS等惯性元件实现无人机内环控制的思路.介绍了红外平衡系统的原理、组成和整体结构;通过论述TS105-3型红外温度传感器的功能参数和内部结构,以及处理器在数据采集和控制量输出等方面的设计,介绍了该系统的硬件组成和工作原理,以及小型无人机姿态平衡系统在软件功能规划等方面的具体设计,并给出了软件流程图.     

基于FPGA的姿态控制器的算法设计

针对小卫星姿态控制问题,提出了一种基于FPGA实现的PID姿态控制器.然后在MATLAB/Simulink环境下模拟卫星动力学计算机,通过MATLAB的Serial串口对象与FPGA开发板交换信息.基于FPGA的PID控制器对整个系统进行控制,最后的仿真结果证明了该方案的可行性和准确性.     

基于平方根差分滤波的动中通姿态稳定方法

为了隔离载体扰动对天线指向的影响,研究了单基线GPS和微惯性传感器组合的低成本姿态估计及稳定方法。该方法以四元素和陀螺误差作为状态变量,根据陀螺角速率信息、加速度计的重力场信息和单基线GPS航向信息分别建立状态方程和量测方程,设计具有不同测量周期的平方根差分滤波分别融合惯性传感器和GPS信息,解决了加速度计与单基线GPS航向信息输出频率不一致问题;利用估计出的姿态角在角位置环路上对天线进行捷联稳定,隔离载体扰动。仿真结果表明,平方根差分滤波能有效估计出载体姿态,利用中等精度的微惯性器件可以满足动中通姿态稳定的需求。     

卫星姿态的模糊控制研究与物理仿真

随着空间技术的发展,现代卫星的姿态控制面临着挠性附件对本体姿态的耦合作用,精确的数学模型越来越难以建立.采用模糊控制的方法,用动量飞轮作为执行机构,对卫星的姿态控制进行了单轴物理仿真,与传统控制方法相比模糊控制更适用于非线性大延迟系统,可使卫星姿态在参数交化与外部干扰情况下具有较好的姿态稳定度与精度.     

全机疲劳试验姿态监控系统

为了改善现有全机疲劳试验中姿态监控的缺点,采用加速度传感器、陀螺仪、磁力计和DSP处理器,通过四元数法和二阶龙格-库塔法实时解算出飞机的姿态数据,然后经过扩展卡尔曼滤波器对多传感器数据进行融合滤波后得到准确的姿态数据,并通过无线传输模块发送至上位机,姿态数据超差后能够发出声光报警提醒试验控制人员。经试验,系统误差在0.58°以内。通过在某型号全机疲劳试验中的实际应用,该系统工作可靠、准确,满足试验要求。     

无人机航空遥感平台机载作业控制系统设计

无人机相比较卫星和载人航空飞机遥感平台而言,具有成本低、灵活性高的特点。为了满足科学遥感实验、完成遥感作业任务、协调无人机电子吊舱中多组件工作、控制遥感影像传感器姿态,系统以AT89S52为主控芯片,扩展多路串口及USB接口以实现系统与外围设备的通信,同时设计了相机驱动模块及三自由度步进电机驱动模块。通过无人机航空遥感实验证明该系统能够满足遥感实验要求。