一種大視場高性能星敏感器研制.pdf

1、目前,在高精度姿態(tài)測量應用領域,星敏感器備受青睞,甚高精度星敏感器的姿態(tài)測量精度能夠達到角秒級甚至更高。CCD星敏感器采用CCD圖像傳感器作為光電轉換器件,在完成曝光、圖像采集后,經過星像提取、星圖識別和姿態(tài)計算,得出光軸在慣性空間的瞬時指向,最終確定運動載體的三軸姿態(tài)。
　　本文致力于大視場高性能星敏感器的研制工作,完成的內容包括CCD48-20星敏感器的硬件和FPGA邏輯設計、提高星敏感器數據更新率的方法研究和大視場星敏感器標

2、定方法設計,具體內容如下:
　　完成CCD48-20星敏感器的硬件設計和FPGA邏輯設計,細致的介紹了系統(tǒng)中各個功能模塊完成的任務和設計原理。該款星敏感器的星像提取(由FPGA實現)與星圖存儲同步進行,和以往的星敏感器相比,數據的更新率和實時性大為改善。
　　高數據更新率是新一代星敏感器研制的要求,星像提取在姿態(tài)確定的整個過程中是比較費時的,并且它是完成星圖識別和姿態(tài)計算的基礎。因此,如能實現快速實時的星像提取,必將有利于高

3、更新率星敏感器的研制。當前的星敏感器都在星圖存儲完成以后,由DSP(或FPGA)完成星像的離線提取。這種先存儲后提取的方式時效性不高,隨著CCD面陣的增大,時效問題凸顯,難以保證星敏感器對精度和動態(tài)性能的要求。為了改善星敏感器姿態(tài)數據的更新率和實時性,文中提出了將星圖存儲和星像提取并行進行的工作模式,解決了實現該模式所需的在線星像提取技術。在CCD48-20星敏感器上的對比實驗表明,該技術下,星敏感器數據的更新率和實時性都大為提高,星敏

4、感器的精度和動態(tài)性能也大為改善。
　　常用的星敏感器標定方法有兩種,分別是待定系數法和內部參數估計法。待定系數法適用于小視場(<15°×15°)星敏感器的標定,隨著星敏感器視場的增大,其標定精度變差;而內部參數標定法采用實驗室和外場觀星相結合的標定方式,不僅標定過程繁瑣,而且標定精度也不高。設計的CCD48-20星敏感器視場范圍達(20°×20°),為了保證大視場星敏感器的標定精度,本文將星敏感器內部參數和外部安裝偏差統(tǒng)一建模,推