皮衛(wèi)星星敏感器研究與設(shè)計.pdf

1、星敏感器是一種利用恒星進(jìn)行三軸姿態(tài)識別的測量儀器，在宇航姿態(tài)測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)計過程中的關(guān)鍵點以及驗證整套系統(tǒng)的測量精度，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指標(biāo)參數(shù)

2、以及存在的關(guān)鍵問題，為實現(xiàn)精準(zhǔn)成像的目的，研究分析了基本恒星觀測模型。分析了全畫幅內(nèi)各點的單星測量精度，并確定了主要誤差來源。針對模型參數(shù)估計誤差影響測量精度的問題，采用了恒星校準(zhǔn)估計算法加以估計，提高了參數(shù)的估計精度。為提高姿態(tài)測量精度，設(shè)計了基于拓?fù)涞娜珗D恒星識別算法，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，并基于有限狀態(tài)機設(shè)計了CPLD軟件框

3、架。為實現(xiàn)圖像穩(wěn)定采集，分析設(shè)計了CMOS圖像傳感器的讀取時序。
　　最后，為驗證星敏感器的星圖處理能力，使用半實物模擬星圖的方式進(jìn)行了完成了實驗驗證?；趯嶋H星圖進(jìn)行了測試，驗證了星圖處理算法的實際能力，結(jié)果顯示算法可靠、有效。為測量星敏感器的最終姿態(tài)確定精度，設(shè)計了一種基于地球自轉(zhuǎn)的外場觀星實驗，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)精度的單星測量精度。
　　綜上，本文介紹了星敏感器原理樣機的優(yōu)化設(shè)計、