皮衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)傳感器模塊化設(shè)計(jì).pdf

1、皮衛(wèi)星中的姿態(tài)確定系統(tǒng)與大衛(wèi)星有較大的不同,有其自身的特殊性。本文研究的對(duì)象是通常應(yīng)用于皮衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)中的模擬太陽敏感器、數(shù)字太陽敏感器以及三軸磁強(qiáng)計(jì)。
　　 本文為了滿足下一代皮衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)更高精度、低功耗、體積小的要求,針對(duì)ZDPS-1A現(xiàn)有系統(tǒng)中存在的問題,對(duì)現(xiàn)有的傳感器件進(jìn)行了原理上的深度分析、從系統(tǒng)上進(jìn)行了優(yōu)化與改進(jìn),完成了相應(yīng)的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。
　　 基于全景環(huán)形鏡頭的數(shù)字太陽敏感器具有120゜×18

2、0゜的大視場(chǎng),測(cè)角精度為0.02゜。從硬件電路以及軟件設(shè)計(jì)部分著重考慮到功耗問題,整個(gè)系統(tǒng)的最大功耗為250mW／3.3v(持續(xù)時(shí)間為一幀圖像的時(shí)間)。系統(tǒng)的體積為50mm×40mm×40mm,大大提高系統(tǒng)的集成度以及可靠性。另外,根據(jù)數(shù)字太陽敏感器的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一套對(duì)比方案,為單機(jī)性能測(cè)試以及工程化樣機(jī)指標(biāo)的確定提供了很好的參考。
　　 針對(duì)于現(xiàn)有系統(tǒng)中的模擬太陽敏感器精度不高,集成化程度低等缺點(diǎn),采用了性能更好的太陽能敏感器

3、件,并且在電路檢測(cè)以及信號(hào)處理方面采用了集成化程度高、檢測(cè)能力強(qiáng)的器件。分析了光學(xué)前端的特性,建立了理論模型,為電路設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)指標(biāo)參考。分析了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)誤差,建立了結(jié)構(gòu)模型,為機(jī)械加工提供相應(yīng)的要求。分析了電路誤差、噪聲以及溫度漂移等因素對(duì)系統(tǒng)的影響。本文設(shè)計(jì)的模擬太陽敏感器功耗為33mw,測(cè)角精度為1.21゜,大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
　　 針對(duì)于現(xiàn)有系統(tǒng)中的備份三軸磁強(qiáng)計(jì)精度不高,集成化程度低,功耗較大等問題,本文進(jìn)行了

4、電橋偏置補(bǔ)償、輸出磁場(chǎng)標(biāo)定、消除共地串?dāng)_以及溫度補(bǔ)償?shù)妊芯?建立了誤差模型,提高了系統(tǒng)的測(cè)量精度,系統(tǒng)噪聲為10-2mGuass,精度為0.9mGuass。并且采用了功能獨(dú)立的設(shè)計(jì)思想,提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性。另外,設(shè)計(jì)了一套對(duì)比方案,該方案體積更小、功耗更低,為單機(jī)性能測(cè)試以及指標(biāo)的確定提供了很好的參考。
　　 本文所研究的敏感器實(shí)現(xiàn)了模塊化、低功耗、精度高,取得了一定的成果,為下一代皮衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供重要的參考