多针孔数字式太阳敏感器

光谱应用研究公司和地球与空间技术研究中心(CRESTech)及滑铁卢大学一起，根据多视场重叠在一个公共有源像元敏敏器探测器阵列上的原理。为卫星姿态控制系统开发了一种廉价的数字式太阳敏感器。在一个半球罩上定位的12个小针孔定义了125°×125°范围内的12个视场。每个视场由每个针孔相对于半球罩下方的探测器阵列的相对位置定义，太阳是一个近似的准直光源。敏感器工作时阳光通过针孔在敏感器阵列上产生一个光点。对针孔进行识别并计算光点形心，就可以确定太阳相对于卫星的仰角和方位角。采用多针孔视场重叠的方法，与采用相同探测器阵列的单针孔敏感器相比，其角度分辨率大大提高。本文介绍这种敏感器的原理以及目前使用的识别针孔的独特方法。另外，还根据验证的原理给出了一个试验型敏感器的测试结果，并进行讨论。姿态测量精度可望达到0.05°(3d值)。

附录H 多针孔数字式太阳敏感器

光谱应用研究公司同地球与空间技术研究中心(CRESTech)和滑铁卢大学一起,根据多视场重叠在一个公共有源像元敏感器探测器阵列上的原理,为卫星姿态控制系统开发了一种廉价的数字式太阳敏感器。在一个半球罩上定位的12个小针孔定义了125°×125°范围内的12个视场。每个视场由每个针孔相对于半球罩下方的探测器阵列的相对位置定义。太阳是一个近似的准直光源,敏感器工作时阳光通过针孔在敏感器阵列上产生一个光点。对针孔进行识别并计算光点形心,就可以确定太阳相对于卫星的仰角和方位角。采用多针孔视场重叠的方法,与采用相同探测器阵列的单针孔敏感器相比,其角度分辨率大大提高。本文介绍这种敏感器的原理以及目前使用的识别针孔的独特方法。另外,还根据验证的原理给出了一个试验型敏感器的测试结果,并进行讨论。姿态测量精度可望达到0.05°(3σ值)。

数字式太阳敏感器系统精度提升方法及验证

研究了利用数字式太阳敏感器获取卫星姿态角的精度提升方法。针对使用数字太阳敏感器参数直接计算姿态角存在较大系统误差的情况,利用光线传播原理,给出了修正折射影响的非线性角度计算公式,并提出了控制系统软件解算非线性方程的两种方法,以及星上编程计算的具体实现方式。最后以实测的数据进行了验证,相比于之前的无修正角度,两种修正方法的计算精度均提升了约3.94°,相比于其他系统误差修正的多元函数拟合法,精度从0.04°提升至0.02°,从而验证了该修正方法在轨编程计算实现的可行性和提高系统精度的有效性。

基于MEMS的数字式太阳敏感器光学系统设计

为数字式太阳敏感器设计了一种光学系统。从标量的菲涅尔-基尔霍夫衍射理论出发,建立了圆孔结构数字式太阳敏感器的光学系统成像模型,在计算机上实现光学系统的数值仿真,并根据数值仿真的结果进行了光学系统参数的设计。该光学系统参数为:距离4 mm,圆孔半径50μm,孔间距700μm。针对所设计的光学系统,利用太阳模拟器完成了地面实验。实验结果表明,光学系统设计合理,能满足微小卫星对敏感器小型化、高精度的要求。

基于CMOS图像传感技术的新型数字式太阳敏感器

数字式太阳敏感器是目前应用于航天器姿态控制系统的高精度敏感器。随着有源像素传感器(APS)作为新型图像传感器件在空间任务中的广泛应用,一种以APS为技术基础的新型数字式太阳敏感器以视场大、精度高、微型化、低功耗等特点,正在成为现阶段太阳敏感器的最新趋势。介绍了这种太阳敏感器的研制情况,其中详细阐述了设计原理、系统实现方案以及地面闭环测试等技术工作。

数字式太阳姿态敏感器抗干扰特性研究

分析了天体干扰光斑的位置和光强对卫星数字式太阳敏感器姿态角输出的影响。基于太阳光斑和天体干扰光斑具有不同的输出电压和位置特性,提出了一种分别计算每个光斑的输出电压值和入射角度的比值,并与标定的太阳垂直入射时输出电压值作比较而得到正确太阳姿态角的新抗干扰方法。

大视场、高精度数字式太阳敏感器

1 引言 太阳具有离地球近、亮度高、发光均匀等特点,把它作为测量目标,测量太阳矢量在敏感器坐标系中的位置,并将测得的该位置信息提供给卫星姿态控制系统,便可以调整卫星的姿态.

一种新的APS数字式太阳敏感器测姿算法

APS数字式太阳敏感器是卫星运行过程中所需要的姿态测量部件,是目前太阳敏感器的发展方向。APS数字式太阳敏感器在测姿时需要计算太阳像质心在APS成像面上的位置,常规的质心法在计算时存在着时间上的浪费,尤其当太阳像的面积相对成像面面积较小时,时间浪费尤其明显。本文提出了一种新的太阳像质心快速计算方法,该方法能够大幅度提高质心的求解速度,并且能够保障一定的计算精度。

利用CPLD实现数字式太阳敏感器高精度CCD信号源设计

CCD信号源是数字式太阳敏感器进行电性能测试的主要设备。其主要功能是模拟数字式太阳敏感器的CCD探测器和光电池随太阳角度变化的输出信号,以供太阳敏感器在没有太阳模拟光源的情况下进行各项试验。我们通过采用CPLD技术,使信号源具备了精度高、误差小、结构简单以及可靠性高的特点。

数字式太阳敏感器热真空试验温度场仿真研究

对数字式太阳敏感器的工作原理进行简单介绍,建立数字式太阳敏感器热真空试验时的有限元模型并进行了温度场仿真计算,并与热真空试验的实验数据进行了比较。

热变形对数字式太阳敏感器精度影响研究

简单介绍了数字式太阳敏感器的工作原理,对数字式太阳敏感器在不同工况下的热变形进行了仿真计算,并分析其对数字式太阳敏感器的输出精度的影响,最后对仿真结果与实验结果进行了比较。

地球同步转移轨道数字式太阳敏感器视场局部修正

在地球同步转移轨道远地点点火期间,星敏可能无法正常工作,提出了数太视场局部修正方法。在星上计算能力充裕、卫星平台稳定的巡航对日模式下,星敏可正常工作,通过规划卫星姿态机动,使太阳在数太视场内的运行轨迹形成一个局部封闭区域,且这个区域需包含远地点点火期间太阳运行路径,地面通过遥测获取姿态机动期间数太和星敏数据,并以星敏数据为基准,采用二维平面拟合的方式完成对数太视场的局部修正。数学仿真结果显示,修正区域内数太测量误差比修正前小1个数量级,证明了该方法的有效性。

EPROM在测量太阳方位角应用

文中介绍一种以CCD为探测器件,结合大容量EPROM实现太阳方位角数字输出的测量方法。利用EPROM作为存储设备,具有容量大、易操作、测量精度高、易改进等特点,并在实验中取得了良好结果。

一种高性能太阳敏感器复合光学系统设计

以夫朗禾费衍射理论为基础,结合微透镜,设计了一种高性能的数字式太阳敏感器复合光学系统。分析了光学系统的组成,建立了光学系统的数学模型,设计了光学系统的焦距、孔径和微透镜参量,并进行了成像的数值仿真。仿真结果表明,与基于掩模的光学系统相比,这种新型的复合光学系统成像光斑能量分布集中,保证计算光斑中心位置的高精度,使敏感器具有大视场和高精度的特点。