面向微小衛(wèi)星的超大視場(chǎng)敏感器研究.pdf

1、姿態(tài)確定與控制系統(tǒng)(ADCS)是衛(wèi)星重要的組成部分，它的主要功能是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星在空間特定坐標(biāo)系中的姿態(tài)穩(wěn)定。太陽(yáng)敏感器和地球敏感器已經(jīng)普遍應(yīng)用于各航天領(lǐng)域。本實(shí)驗(yàn)室研究了面向小衛(wèi)星的太陽(yáng)敏感器和地球敏感器，目前太陽(yáng)敏感器已能夠?qū)崿F(xiàn)超大視場(chǎng)和低功耗，但是鏡頭畸變嚴(yán)重?zé)o法實(shí)現(xiàn)高精度。地球敏感器原理已經(jīng)得到驗(yàn)證，各模塊算法已經(jīng)成熟，但是沒(méi)有實(shí)現(xiàn)工程化。
　　在此基礎(chǔ)上，本文分別對(duì)太陽(yáng)敏感器以及地球敏感器進(jìn)行了研究。首先對(duì)太陽(yáng)敏感器進(jìn)行了硬件

2、以及代碼的優(yōu)化，以提高效率和可靠性。其次針對(duì)太陽(yáng)敏感器精度不足的狀況，研究了鏡頭畸變模型、畸變標(biāo)定原理以及方法，搭建了完整的標(biāo)定平臺(tái)。通過(guò)擬合畸變函數(shù)，得到更高精度的超大視場(chǎng)太陽(yáng)敏感器。
　　設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了全景紅外地球敏感器的樣機(jī)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了畸變標(biāo)定和精度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明樣機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。
　　本研究中，超大視場(chǎng)太陽(yáng)敏感器以及全景紅外地球敏感器均包括光學(xué)系統(tǒng)、數(shù)字處理電路以及軟件三大塊。其中光學(xué)系統(tǒng)由前端的超大視

3、場(chǎng)鏡頭、后端的圖像傳感器和一些安裝結(jié)構(gòu)件組成。本研究采用的超大視場(chǎng)鏡頭有魚(yú)眼鏡頭和紅外全景環(huán)形鏡頭兩種，分別用于太陽(yáng)可見(jiàn)光敏感器和地球紅外敏感器。圖像處理模塊采用了具備高靈活性、低功耗等特點(diǎn)的圖像傳感器。整個(gè)數(shù)字處理電路的選型和設(shè)計(jì)遵循低功耗原則。軟件設(shè)計(jì)遵循高可靠性以及易用性原則。
　　由于大視場(chǎng)鏡頭存在成像關(guān)系畸變的問(wèn)題，本論文重點(diǎn)研究了其畸變標(biāo)定模型以及標(biāo)定方法，結(jié)合鏡頭的應(yīng)用特點(diǎn)以及實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有環(huán)境設(shè)備，研究出了獨(dú)特的鏡頭畸