微型星敏感器实验室测试系统研究

微型星敏感器以其质量小、体积小、功耗小、精度高的优点在小型卫星中得到了越来越多的应用。常规的地面测试装置设备复杂,费用昂贵,调试困难。在实验室条件下设计并实现了一种简单有效的测试系统,并分析了系统参数对测试精度的影响,给出了设计原则。针对清华大学所设计的星敏感器的原理样机进行了实验测试和误差分析,结果验证了星敏感器的设计指标。实验系统能完成微型星敏感器的性能和指标评价,可用于微型星敏感器的快速原型设计。

组合星图技术中的双星敏感器安装角度分析

微小卫星一般使用两个小视场星敏感器以实现高精度姿态测量,但小视场容易导致观测星数量不足。组合星图技术可以缓解该问题,但其受星敏感器安装角度影响很大。分析了双星敏感器安装角度对组合星图识别效率的影响,并开展了仿真研究。实验结果表明:角距匹配得到的导航星对个数,随参考星对角距近似呈正弦函数变化,在约90°时达到极值;随容差增大而增大,且容差对导航星对个数极差影响很大。在组合星图技术中,双星敏感器应避免使用90°安装角,且安装角越小,组合星图识别效率越高。

极高星敏SiC/Al主法兰微形变设计制造与性能评价

极高星敏主法兰采用SiC/Al复合材料开展设计,通过多点对称辐射分布式子柔性单元布局方式实现主法兰的微形变,以保证其高刚度和高稳定性。探讨了多点对称辐射分布式柔性结构的刚度问题,对多点对称辐射分布式柔性主法兰进行轻量化设计,获取最佳结构分布,实现了极端力、热环境下SiC/Al主法兰微米尺度形变设计与制造;通过工程分析和试验完成了主法兰的性能评价,结果表明主法兰相对变形为9μm、热稳定为0.05″/℃,基频为160Hz,柔性单元位置的应力为76MPa,消除了整机力热试验低频漂移和高频紊乱现象,整机具有较高的力热环境适应性。

面向微小卫星的星敏感器研究

研制了一款新型面向微小卫星的星敏感器,采用商用器件构成以满足微小卫星对小型化的要求。星敏感器由工业镜头、DSP、低功耗CPLD和灰度型CMOS图像传感器组成。为进一步提高测量精度以满足卫星的需求,针对星敏感器的成像模型进行了分析,并用恒星校准的方式补偿了光学参数;对恒星处理算法进行了分析,在图像处理环节特别地采用了中值滤波技术,解决了孤立脉冲噪声对星点提取的影响。基于地球自转的星座跟踪实验表明,所研制的星敏感器样机欧拉角回归标准差为30″,已可实际应用于微小卫星平台。