基于全景鏡頭的數(shù)字式太陽敏感器研究.pdf

1、太陽敏感器作為一種重要的姿態(tài)確定傳感器，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星等航天器的姿態(tài)確定系統(tǒng)中。數(shù)字式太陽敏感器作為太陽敏感器的一種實(shí)現(xiàn)方式，具有精度高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。普通的數(shù)字式太陽敏感器通常采用太陽平行光線經(jīng)MEMS掩膜上小孔成像的原理，來實(shí)現(xiàn)太陽角度的測量，由于圖像傳感器像平面尺寸和精度的束縛，這些敏感器的視場范圍一般在±60°左右，當(dāng)太陽角度超出視場范圍時(shí)，敏感器就無法正常工作。
　　 本文針對普通數(shù)字式太陽敏感器的不足，提

2、出了一種適合于微小衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)應(yīng)用的數(shù)字式太陽敏感器設(shè)計(jì)方法，該敏感器采用了浙江大學(xué)研制的全景環(huán)形鏡頭，具有120°×180°的大視場范圍，同時(shí)由于采用了外圍電路簡單且功耗低的CMOS圖像傳感器作為敏感器的光探測器件，使得該敏感器具有較低的系統(tǒng)功耗。此外，在兼顧系統(tǒng)精度和繁雜度的基礎(chǔ)上，文中提出了一種簡易、靈活的設(shè)計(jì)方法，簡化了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步降低了系統(tǒng)功耗，縮小了系統(tǒng)體積。對基于全景環(huán)形鏡頭的數(shù)字式太陽敏感器工作原理進(jìn)行了

3、分析，比較了其與普通敏感器之間的異同。在工作原理基礎(chǔ)上，本文提出了包括光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、器件選型及硬件設(shè)計(jì)在內(nèi)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。然后，文中著重介紹了數(shù)字信號處理部分的設(shè)計(jì)，該部分由XILINX公司的Spartan3A系列FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)和Silicon Laboratories公司生產(chǎn)的微控制器實(shí)現(xiàn)。在此設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，文中創(chuàng)建了該敏感器模型，并提出了求解模型參數(shù)的方法。此外