小型化星敏感器技术.pdf

《小型化星敏感器技术.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第30卷2013年第4期上海航天AEROSPACESHANGHAl文章编号：1006—1630(2013)04—0069—10小型化星敏感器技术陈纾1，张广军2，郑循江1，魏新国2，马英超1，毛晓楠1(1．上海航天控制技术研究所，上海200233；2．北京航空航天大学仪器科学与光电学院，北京100191)摘要：对小型化星敏感器的软、硬件及光学设计技术进行了研究。通过光学系统中高稳定的光机结构设计、大通光孔径低畸变的镜头和40。太阳保护角的遮光罩设计达到光学指标。硬件设计采用轻小型低功耗电路、FPGA完成图像采集和星点提取技术，软件设计采用改进型全天识别算法、

2、具快速主动预估功能的星跟踪技术。小型化星敏感器产品地面验证及应用结果表明：产品的主要性能达到指标要求。关键词：低功耗电路；图像采集；星点提取；星跟踪中图分类号：V448．221文献标志码：ATechnologyofMiniatureStarSensOrCHENShul，ZHANGGuang—jun2，ZHENGXun—jian91，WEIXin—gu02，MAYing—cha01，MAOXiao—nanl(1．ShanghaiInstituteofSpacefIightContr01Technology，Shanghai200233，China；2．Scho

3、olofApparatusScienceandPhotoelectricity，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Be巧ing100191，China)AbSt髓ct：Thetechnologyofsoftware，hardwareandopticsdesignofminiaturestarsensorwasstudiedinthispaper．ThehighlystableopticaI—mechanicalstructure，shotwithlargeexitapertureandlowdisto

4、rtion，sunshieldwithIightshieldingangIeof40。wereadoptedintheoptical—mechanicalsystemtogaintheopticaIperformance．Thelightandsmalltypecircuitand10wpowerconsumption，technologyofimageacquisitionandstarextractionbyFPGAwereusedinhardwaredesign．Theupdatedrecognitionalgorithmofallskystarmap

5、andtrackingalgorithmwithfunctionoffastactivepredictionwereusedinsoftwaredesign．Thegroundverificationandapplicationtheminiaturestarsensorshowedthatthecapabilityoftheproductw。uldmeettherequirement．Keywords：Lowpowerconsumptioncircuit；Staracquisition；Starextraction；Startracking0引言随着空间技

6、术的发展，空间任务更强调规模化、小型化与廉价，未来星敏感器的发展方向是微型化，对星敏感器的系统体积、重量、功耗、抗辐射及成本提出了更高的要求，而星敏感器性能很大程度取决于成像系统中星光探测器的性能。CCD的星敏感器具有灵敏度高、动态范围大、读出噪声小等优点，目前获得广泛应用。虽然CcD技术较成熟，但也有其固有的局限性：不能与深亚微收稿日期：2012一09—25作者简介：陈纾(197l一)，女，硕士，主要从事航天电子产品设计。米超大规模集成技术兼容，只能在同一芯片上实现光敏像元阵列，而外围时序、信号处理不能实现同芯片集成，致使成像系统复杂，为多芯片系统(典型的

7、基于CCD成像系统的星敏感器质量1～7kg，功耗7～17w)，抗空间辐射能力较差，CCD阵列需特殊的时钟驱动脉冲和多种工作电压，供电相当复杂，图像电荷需顺序读出才能到达输出端。作为ccD技术的可能替代者，有源像素传感器技术开始应用于星敏感器研制，其特点是每个像素内有一个增强像素信号的放大器。基于CMOSAPs图像传感器的星敏感器较CCD有更多优势：抗辐射性能好；低功耗，小型化；可实现窗口、子样和随机像素读取；易实现信号转换和处理电路单片集上海航天AEROSPACESHANGHAI第30卷2013年第4期成；电路接口简单(单电源、标准指令数据接口)；动态范围宽

8、。作为卫星姿态测量的重要部件，高性能小型星敏感器的研