紫外姿态敏感器

紫外三轴姿态敏感器是二十世纪90年代至今正在研究和发展的一种新型光学姿态敏感器。通过选取适当的工作波段，实现对不同天体目标的实时直接观测，从而获得卫星的三轴姿态信息和自主导航信息。以一个光学平台完成多个传统光学姿态敏感器功能，是一种非常具有发展和应用前景的新光学姿态敏感器。本文介绍了紫外三轴姿态敏感器的基本工作原理、组成、研究和发展情况。

月球卫星的自主轨道确定

本文分别利用紫外三轴姿态敏感器测出的月心方向和测距仪测出的月心距作为观测量,采用推广卡尔曼滤波方法实时确定出月球卫星环月期间的轨道,考虑到月球卫星在环月期间太阳对月光照条件的限制,提出分段滤波策略,并给出了仿真分析。

HONEYWELL地球基准姿态确定系统(ERADS)的研制

霍尼韦尔(Honeywell)公司在1992开始研制地球基准姿态确定系统(ERADS),这是为小卫星应用设计的一种体积小、重量轻、成本低、功耗小的姿态基准系统。我们公司之所以承担这项研制任务,是因为对我们来说,小卫星似乎更需要采用比现有的更小,更轻,更廉价的姿态基准系统。ERADS是一种捷联式三轴敏感器,它能在紫外波段产生整个地球边缘的图象。因为紫外波段的图象稳定,可与红外光的图象相比美,同时考虑到敏感器的价格和可见光敏感器的重量特性,所以选择紫外光谱波段。虽然原先已设计好了一种地球基准敏感器,但很显然,紫外波段也是观测星的极佳光谱波段,它只要用一个敏感器组件就能敏感星、太阳和地球。因此,现有的ERADS系统用一个固态敏感器就可同时提供三轴姿态数据和自主导航数据。敏感器样机已在1992年末制造出来。为了满足重量和视场的要求,作了一次高度创新,研制出一种全新的光学和探测器组件。CCD中的光学组件体积比烟灰缸小,重量不到1磅。相应的电子器件,包括一个嵌入式R3000处理器,只占用8×10英尺的板。系统按原先设计能提供0.05°的三轴精度。后来的评估表明,系统能达到0.02°的精度。1993年,光学系统经过修改后,它更加适合利用典型的卫星资源。光学系统的视场经拓宽后,除原有的环状视场外,在中心还有30°的净视场。修改后ERADS更容易装入卫星内,还提高了性能。最后选定的敏感器封装结构酷似金枪鱼罐头。现在在开发采用高密度互连工艺的处理器设计,这种设计将大大降低敏感器的重量和体积。最后选定的敏感器封装结构可装入金枪鱼罐头大小的机壳。随着系统的改进,显然,主要依赖星数据确定姿态并利用地球边缘数据进行导航可以获得更高的精度。在这个小组件中综合利用地球敏感器和星敏感器两种技术,这将能进一步减轻小卫星姿态确定系统的负担。ERADS的处理器计划在1994年进行飞行试验。整个系统拟在1994年另一次飞行中进行实验。