皮衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)傳感器模塊化設計.pdf

1、皮衛(wèi)星中的姿態(tài)確定系統(tǒng)與大衛(wèi)星有較大的不同,有其自身的特殊性。本文研究的對象是通常應用于皮衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)中的模擬太陽敏感器、數(shù)字太陽敏感器以及三軸磁強計。
　　 本文為了滿足下一代皮衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)更高精度、低功耗、體積小的要求,針對ZDPS-1A現(xiàn)有系統(tǒng)中存在的問題,對現(xiàn)有的傳感器件進行了原理上的深度分析、從系統(tǒng)上進行了優(yōu)化與改進,完成了相應的硬件和軟件實現(xiàn)。
　　 基于全景環(huán)形鏡頭的數(shù)字太陽敏感器具有120゜×18

2、0゜的大視場,測角精度為0.02゜。從硬件電路以及軟件設計部分著重考慮到功耗問題,整個系統(tǒng)的最大功耗為250mW／3.3v(持續(xù)時間為一幀圖像的時間)。系統(tǒng)的體積為50mm×40mm×40mm,大大提高系統(tǒng)的集成度以及可靠性。另外,根據(jù)數(shù)字太陽敏感器的特點,設計了一套對比方案,為單機性能測試以及工程化樣機指標的確定提供了很好的參考。
　　 針對于現(xiàn)有系統(tǒng)中的模擬太陽敏感器精度不高,集成化程度低等缺點,采用了性能更好的太陽能敏感器

3、件,并且在電路檢測以及信號處理方面采用了集成化程度高、檢測能力強的器件。分析了光學前端的特性,建立了理論模型,為電路設計提供了設計指標參考。分析了系統(tǒng)的結(jié)構誤差,建立了結(jié)構模型,為機械加工提供相應的要求。分析了電路誤差、噪聲以及溫度漂移等因素對系統(tǒng)的影響。本文設計的模擬太陽敏感器功耗為33mw,測角精度為1.21゜,大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
　　 針對于現(xiàn)有系統(tǒng)中的備份三軸磁強計精度不高,集成化程度低,功耗較大等問題,本文進行了

4、電橋偏置補償、輸出磁場標定、消除共地串擾以及溫度補償?shù)妊芯?建立了誤差模型,提高了系統(tǒng)的測量精度,系統(tǒng)噪聲為10-2mGuass,精度為0.9mGuass。并且采用了功能獨立的設計思想,提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性。另外,設計了一套對比方案,該方案體積更小、功耗更低,為單機性能測試以及指標的確定提供了很好的參考。
　　 本文所研究的敏感器實現(xiàn)了模塊化、低功耗、精度高,取得了一定的成果,為下一代皮衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)的設計提供重要的參考