基于CMOS APS的星敏感器光学系统参数确定

基于CMOSAPS图象传感器的星敏感器是适应航天技术的发展而产生的新一代姿态敏感器。确定光斑形状和大小、光学系统有效通光孔径、视场和焦距等参数是进行星敏感器光学设计的前提。本文基于选定的CMOSAPS图象传感器分别对这些参数进行了分析和计算。确定光斑形状和大小的依据是,减小由于探测器像元对光斑能量分布的采样导致点扩散函数变形,从而引起的利用亚像元技术求星像中心的计算误差。光学系统的有效通光孔径与星敏感器所能探测到的极限星等有关,通过从目标辐射特性直到探测器响应的能量计算可以确定孔径的大小。确定视场和焦距首先要满足星敏感器实现全天自主星图识别所需的导航星捕获概率,其次要考虑与之相关的误差。

基于CMOS APS的星敏感器光学系统结构设计与优化

基于CMOSAPS的星敏感器是适应航天技术微型化的发展而产生的新一代姿态敏感器。结合星敏感器系统帧频以及探测信噪比阈值的要求,确定了合适的CMOS探测器件以及光学系统的通光孔径、焦距、工作光谱范围和中心波长等主要参数。分别基于球面和非球面,在ZEMAX平台上实现了具有良好像质的大孔径(F/1.198)、大视场(22.6°)、宽光谱范围(0.5～0.8μm)的两种光学系统的结构设计,满足了对弥散斑、能量集中度、畸变等的特殊要求。

CMOS APS器件及其在星敏感器中的应用

介绍了CMOS有源像元图像传感器 (APS)的原理与结构特点 ,阐述了CMOSAPS与CCD比较应用于星敏感器的潜在优势 ,详细介绍了CMOS图像传感器在星敏感器中的应用现状 ,并对基于CMOSAPS与基于CCD的星敏感器的测量精度结果进行对比 。

大动态CMOS APS的星敏感器光学系统主要参数设计

星敏感器广泛用于空间飞行器的姿态测量,为减少飞行器飞行过程中转动对星敏感器测量精度的影响,定量分析了捷联安装的星敏感器透光孔径、曝光时间、视场、焦距、像素数目与转速之间的关系,提出了大视场、短曝光时间、较少的像素都能提高星敏感器的动态。鉴于这三者之间是相互关联的,首先,由导航星的捕获概率确定了视场大小,然后,根据恒星辐射模型和CMOS有源像素传感器的噪声计算模型,确定了透光孔径、曝光时间。

CMOS APS噪声对星斑质心定位精度的影响

CCD作为星敏感器探测器的技术已经比较成熟,但其瓶颈限制也日渐显露。本文以IBIS5-B-1300A探测器为例,具体分析CMOS APS各种噪声对星敏感器星像质心定位精度的影响,在理论上分析CMOS探测器所能达到的质心定位精度上限,并通过建模仿真验证理论分析结果,得出弥散斑束腰宽度为0.7,开窗大小为5×5时质心算法精度最高,固定模式噪声(FPN)对质心定位精度影响最大等结论,为星敏感器探测器的选型以及提高系统星点定位精度的潜力提供理论上的依据和支持。

基于ARM和CMOS图像处理的地下管线检测技术研究

基于ARM嵌入式图像处理技术与CMOS图像传感器相结合的新方法,实现地下管线位置分布检测。采用四核ARM S5P4418芯片,搭载CMOS图像传感器OV7725构成地下管线检测系统,通过摄像机采集激光光斑在成像屏坐标变化的方法,来检测地下管线的位置分布以及弯曲变化。结合了matlab calibration toolbox对摄像机进行标定、矫正图像,标定误差达到0.16像素;然后对图像进行灰度转换、中值滤波、阈值分割等预处理;再利用灰度重心法得到激光光斑中心的位置信息。本方法简单可行,有效的低了工作量和检测成本。

CMOS图像传感器在空间技术中的应用

介绍了CMOSAPS(有源像素图像传感器 )的原理与结构 ,并介绍了发展现状。详细分析比较了CMOS图像传感器相对CCD的性能特点 ,讨论了CMOS图像传感器在空间技术中的可应用领域 ,尤其是在微纳型卫星遥感成像。

CMOS有源图像传感器的最新研究进展

由于CMOS有源图像传感器在单片集成、系统功耗、价格以及微型化方面都大大优于CCD,近年来得到较快进展,特别是其抗辐射的性能,使其在空间应用方面尤其具有优势。介绍了CMOS有源图像传感器的原理、性能和研究进展,重点介绍了在空间领域,特别是星敏感器中的研究进展和应用现状。

CMOS ROI技术在星敏感器上的应用

在星敏感器的设计中,通过引入大面阵探测器可以在保证视场的情况下提高精度,却增加了系统存储量和计算量。为了解决这一问题,将APS(Active Pixel Sensor)探测器特有的ROI(Region Of Interest)技术应用于星敏感器。敏感器完成质心算法仅使用了单帧图像百分之一的存储量(2 kbytes),在省去了FPGA片外静态存储器的同时,降低了系统功耗。

APS图像传感器及其在星敏感器中的应用

星敏感器是当前广泛应用于航天器姿态测量的高精度光学敏感器。小型化、低功耗、高精度、高更新率是现阶段星敏感器发展的共同特点。介绍了APS图像传感器的特点,并将其与CCD进行了详细的比较。对APS图像传感器的重要特性参数进行了分析,并介绍了一种由北京控制工程研究所研制的小型化高精度APS星敏感器及其设计方法。介绍了适用于GEO轨道的APS星敏感器图像在轨校正方法和APS图像传感器的发展方向。

一个基于CMOS器件的新型嵌入式星敏感器设计

CMOS图像敏感器应用于星敏感器设计是当前国内外研究的热点。本文采用CMOS图像敏感器STAR2 5 0结合当前先进的ARM (RISC)技术 ,设计了具有自主性的轻型嵌入式星敏感器 ,具有抗辐射、体积小、质量轻、低功耗。

星敏感器技术研究现状及发展趋势

对国外星敏感器的研究现状和发展过程进行了综合分析,汇总比较了多种星敏感器的性能参数,特别介绍了CMOS APS器件的应用优势和APS星敏感器的发展现状。最后对星敏感器的发展趋势进行了简要阐述,认为星敏感器作为一种精确姿态测量装置,将在更多领域得到广泛应用。

高灵敏度空间点目标探测系统设计

本文面向空间点目标探测,设计了基于高灵敏度CMOS传感器的空间点目标探测系统。首先对CMOS传感器图像进行降噪,提高传感器的探测灵敏度;其次,采用DSP+FPGA嵌入式架构,设计了基于星图匹配信息构建的点目标探测算法,并详细介绍了算法原理和步骤。最后,采用电子星图模拟器对该探测系统进行测试。结果表明:该嵌入式系统具备1 024×1 024@20p格式视频的实时处理能力,可以探测6等星。当信噪比大于6,视轴指向误差小于1°时,对于不同运动速度、不同尺寸点目标均能准确探测,识别正确率接近100%。综合而言,该空间点目标探测方法的计算精度高、适应性强、可靠性高,能够应用于空间点目标的有效探测。

浅谈小型化星敏感器图像传感器的选型及其灵敏度提高方法

简要介绍了图像传感器的类型和基本原理,分析比较了几种星敏感器中比较常用的CCD和CMOS APS图像传感器的特点。重点针对这两类图像传感器的温度特性进行了详细的分析讨论。同时,针对星敏感器方案设计中的约束条件,详细介绍了图像传感器的选型分析计算过程。最后综合考虑多种约束条件,简要地提出了几种可以提高星探测灵敏度的方法。