皮衛(wèi)星星敏感器研究與設(shè)計(jì).pdf

1、星敏感器是一種利用恒星進(jìn)行三軸姿態(tài)識(shí)別的測(cè)量?jī)x器，在宇航姿態(tài)測(cè)量中具有較高的精度，是飛行器中較為重要的組成部分。由于皮衛(wèi)星在體積、功耗等指標(biāo)上存在約束，使得星敏感器同樣需要小型化，為此本文從多方面針對(duì)面向皮衛(wèi)星的小型化星敏感器展開了研究。本研究的主要目的是分析星敏感器設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵點(diǎn)以及驗(yàn)證整套系統(tǒng)的測(cè)量精度，以浙江大學(xué)微小衛(wèi)星中心現(xiàn)有的星敏感器原理樣機(jī)為基礎(chǔ)，展開了如下工作:
　　首先，介紹并分析了現(xiàn)有星敏感器原理樣機(jī)指標(biāo)參數(shù)

2、以及存在的關(guān)鍵問題，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)成像的目的，研究分析了基本恒星觀測(cè)模型。分析了全畫幅內(nèi)各點(diǎn)的單星測(cè)量精度，并確定了主要誤差來源。針對(duì)模型參數(shù)估計(jì)誤差影響測(cè)量精度的問題，采用了恒星校準(zhǔn)估計(jì)算法加以估計(jì)，提高了參數(shù)的估計(jì)精度。為提高姿態(tài)測(cè)量精度，設(shè)計(jì)了基于拓?fù)涞娜珗D恒星識(shí)別算法，并完成了閾值確定、導(dǎo)航表篩選以及仿真工作。
　　其次，為提高系統(tǒng)處理速度、穩(wěn)定性和可維護(hù)性，優(yōu)化了DSP程序流程和底層驅(qū)動(dòng)，并基于有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)了CPLD軟件框

3、架。為實(shí)現(xiàn)圖像穩(wěn)定采集，分析設(shè)計(jì)了CMOS圖像傳感器的讀取時(shí)序。
　　最后，為驗(yàn)證星敏感器的星圖處理能力，使用半實(shí)物模擬星圖的方式進(jìn)行了完成了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?；趯?shí)際星圖進(jìn)行了測(cè)試，驗(yàn)證了星圖處理算法的實(shí)際能力，結(jié)果顯示算法可靠、有效。為測(cè)量星敏感器的最終姿態(tài)確定精度，設(shè)計(jì)了一種基于地球自轉(zhuǎn)的外場(chǎng)觀星實(shí)驗(yàn)，采集的樣本顯示歐拉角回歸標(biāo)準(zhǔn)差為30"，并分析了決定姿態(tài)精度的單星測(cè)量精度。
　　綜上，本文介紹了星敏感器原理樣機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、