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1、地球敏感器—、概述为一种光学姿态敏感器，又称地平仪。分为地球反照敏感器和红外地球敏感器两类。前者在航天器控制系统中用得很少，而后者得到广泛应用。1.地球反照敏感器对地球反射的太阳光敏感，并借此获得航天器相对于地球的姿态信息的光学敏感器。其工作波段为可见光或近红外波段。地球反照敏感器的主要优点是简单。但因反照表现的地球形状随时间变化（与月球的圆、缺变化相似），因此其性能的提高受到限制。2.红外地球敏感器对地球的红外辐射敏感，并借此获取航天器相对于地球的姿态信息的光学敏感器，常称红外地平仪。它广泛采用二氧化
2、碳吸收带（14〜16微米）作为工作波段，可以较为稳定地确定地球轮廓和辐射强度。红外地球敏感器由光学系统、探测器和处理电路组成。可分为地平穿越式和辐射平衡式两种基本类型。①地平穿越式红外地平仪：简称穿越式红外地平仪，它的视场对地球作扫描运动。当视场扫过地平时，感受到的红外辐射功率发生急剧变化，发生变化时的扫描角（运动部分绕扫描轴的转角）是姿态的函数。在自旋稳定卫星（见人造卫星自旋稳定）上安装一种借助于星体自旋对地球进行扫描的穿越式红外地平仪。它输出两个电信号，分别对应于敏感轴进入和离开地球的扫描角。二者之
3、差是姿态的函数。装在三轴稳定卫星上的穿越式红外地平仪靠自己的扫播机构对地球进行扫描，常称为圆锥扫描地平仪。它有一个可逆计数器，计数累积值正比于敏感轴、扫描轴和当地垂线三者共面的扫描角。②辐射平衡式红外地平仪：对地球边缘某些区域的辐射敏感并加以比较，以获取姿态信息。它没有活动部件，因此常称为静态地平仪。有一种最简单的静态地平仪，能同时感受地球边缘4个区域的红外辐射。当卫星的姿态变化时，各探测器感测地球的而积随之变化，从而电信号也发生相应的变化。将这些电信号加以处理，即可得到与偏差角（敏感轴与当地垂线的夹角
4、）的两个分量分别成函数关系的两个输出。静态地平仪由于没有活动部件特别适用于长寿命卫星，但它必须感受地球边缘的红外辐射，对轨道高度的适应性很差。红外地球敏感器的精度在高轨道时达0.03°,低轨道时约为0.1°o二、国外红外地球敏感器发展现状1•法国Sodern公司是法国星敏感器和红外地球敏感器的知名牛产商，STD15和STD16是其两款典型的动态双圆锥扫描的地球敏感器。STD15从1991年开始己经应用于TC2系列，HIS2PASAT,HOTBird系列,WORLDSTAR系列，NILESAT系列等卫星，
5、主要应用于地球静止轨道卫星。STD16主要应用于低地球轨道的各种卫星，已应用于SPOT4,SP0T5,ENVI2SAT,HELIOSla,HELIOSlb,HELI0S2a,HELI0S2b,ADEOS1,ADEOS2,ETS7,ALPS,METOPl.2.3等卫星。2000年，Sodern为了满足卫星微小化的发展需要，研制了一种无机械扫描结构的微小型静态地球敏感器STS02(主要工作在地球静止轨道)。STS02与以往的单元扫描敏感器相比结构紧凑、体积小、质量轻、造价低。它采用4个交叉的32元焦平面阵列
6、(每个阵列由2X16元的阵列组成，长度约为102mm)作为探测元件,并利用硅薄膜技术实现电子机械控制器件与微机械部件的控制连接。这种设计使STS02作为一种新型的红外地球敏感器比以往采用旋转镜扫描的敏感器尺寸降低了2/3,质量由3.5kg降到了1.1kg,功耗也由7.5W降到了3.5W,能够更好地适应卫星微型化、小型化的发展需要。其准确度可以达到0.07。〜0.16°,能够满足姿态控制精度的要求。2•美国GoodRich公司在20世纪50年代设计了世界上第一个用于航天器定向的红外传感器，并作为NASA航
7、天器的主要生产商生产了大量高性能的红外装备。13-410是该公司生产的最新一代多任务红外地球敏感器(multiMissionearthhorizonsensor,MMS)，可用于多种类型的航天器，其可应用的轨道包扌舌低地球轨道(lowearthor2bit,LEO)、中地球轨道(mediumearthorbit,MEO)以及对地静止轨道(geostationaryorbit,GEO)。它能够提供16°X10°的视场，比传统的红外地球敏感器更广阔。其精度也能够达到土0.05°〜土0.08°o在微结构方而，
8、该巒感器也获得了突破,其尺寸大小为①170nmiX120mino另外，在长寿命方面，该敏感器在ME0轨道可以工作10年，在GE0轨道可以工作15年。该敏感器已被选作美国空军先进超高频计划卫星的主要定姿敏感器。13-410采用微结构的热电堆探测器，用于GEO轨道时使用2个探头，质量小于3kg;用于MEO时使用3个探头，质量小于4.5kg。它的供电电压为21〜70V的直流电，其每个探头的功耗均小于3WO13-410在进行姿态测量时，其偏差要远远
