面向微小衛(wèi)星的超大視場敏感器研究.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，它的主要功能是實現(xiàn)衛(wèi)星在空間特定坐標(biāo)系中的姿態(tài)穩(wěn)定。太陽敏感器和地球敏感器已經(jīng)普遍應(yīng)用于各航天領(lǐng)域。本實驗室研究了面向小衛(wèi)星的太陽敏感器和地球敏感器，目前太陽敏感器已能夠?qū)崿F(xiàn)超大視場和低功耗，但是鏡頭畸變嚴(yán)重?zé)o法實現(xiàn)高精度。地球敏感器原理已經(jīng)得到驗證，各模塊算法已經(jīng)成熟，但是沒有實現(xiàn)工程化。
　　在此基礎(chǔ)上，本文分別對太陽敏感器以及地球敏感器進(jìn)行了研究。首先對太陽敏感器進(jìn)行了硬件

2、以及代碼的優(yōu)化，以提高效率和可靠性。其次針對太陽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。通過擬合畸變函數(shù)，得到更高精度的超大視場太陽敏感器。
　　設(shè)計實現(xiàn)了全景紅外地球敏感器的樣機(jī)，并在此基礎(chǔ)上對樣機(jī)進(jìn)行了畸變標(biāo)定和精度測試，測試結(jié)果表明樣機(jī)達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。
　　本研究中，超大視場太陽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鏡頭有魚眼鏡頭和紅外全景環(huán)形鏡頭兩種，分別用于太陽可見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、低功耗等特點的圖像傳感器。整個數(shù)字處理電路的選型和設(shè)計遵循低功耗原則。軟件設(shè)計遵循高可靠性以及易用性原則。
　　由于大視場鏡頭存在成像關(guān)系畸變的問題，本論文重點研究了其畸變標(biāo)定模型以及標(biāo)定方法，結(jié)合鏡頭的應(yīng)用特點以及實驗室現(xiàn)有環(huán)境設(shè)備，研究出了獨特的鏡頭畸