星敏感器作為目前精度最高的姿態(tài)敏感器,廣泛地應(yīng)用于各類高精度定位導(dǎo)航系統(tǒng)中,其精度可達(dá)角秒級(jí),且星敏感器獨(dú)立于軌道運(yùn)動(dòng),不受空間位置的限制。但傳統(tǒng)的星敏感器一般存在質(zhì)量、體積和功耗較大的問題,且內(nèi)部算法復(fù)雜,不能滿足微小衛(wèi)星定制化的需求。本實(shí)驗(yàn)室針對(duì)微小衛(wèi)星的需求,研制了星敏感器的原理樣機(jī)。本研究在實(shí)驗(yàn)室前人研究的基礎(chǔ)上,對(duì)該樣機(jī)存在的不足之處進(jìn)行總結(jié),確定了所要研究的內(nèi)容和改進(jìn)的方向,從而研制了一款適用于微小衛(wèi)星的星敏感器工程樣機(jī)。本文的研究工作主要包括以下內(nèi)容:根據(jù)星敏感器的指標(biāo)需求,完成了對(duì)星敏感器系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的分析:首先,對(duì)星敏感器的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行分析,確定了包括光學(xué)鏡頭和圖像傳感器的選取準(zhǔn)則;然后,根據(jù)微小衛(wèi)星對(duì)星敏感器體積、質(zhì)量和功耗等方面的要求,對(duì)其電學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了約束;最后,考慮到星敏感器需要滿足一定的更新頻率,因此在對(duì)其軟件算法設(shè)計(jì)時(shí)也進(jìn)行了相應(yīng)要求。針對(duì)現(xiàn)有的原理樣機(jī)硬件系統(tǒng)的不足之處進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以完善其功能和提高平臺(tái)穩(wěn)定性。根據(jù)本次星敏感器的任務(wù)需求,確定了以可編程邏輯器件CPLD和核心處理器DSP的電學(xué)架構(gòu),結(jié)合先進(jìn)性的CMOS工藝的圖像傳感器和光學(xué)鏡頭的光... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 星敏感器國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
        1.2.1 星敏感器發(fā)展歷程
        1.2.2 星敏感器國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 星敏感器國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要工作
2 星敏感器原理樣機(jī)現(xiàn)狀和各項(xiàng)指標(biāo)分析
    2.1 星敏感器原理樣機(jī)現(xiàn)狀及其存在的問題
    2.2 星敏感器各項(xiàng)指標(biāo)分析
        2.2.1 測(cè)量精度
        2.2.2 星等極限
        2.2.3 視場(chǎng)大小
        2.2.4 視場(chǎng)內(nèi)平均恒星數(shù)
        2.2.5 體積、功耗和質(zhì)量
        2.2.6 更新率
    2.3 本章小結(jié)
3 星敏感器硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及需求分析
    3.2 器件選型
        3.2.1 光學(xué)系統(tǒng)的器件選型
        3.2.2 光學(xué)系統(tǒng)可行性驗(yàn)證
        3.2.3 電學(xué)系統(tǒng)的器件選型
    3.3 電路設(shè)計(jì)
    3.4 硬件系統(tǒng)指標(biāo)驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
4 星敏感器軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.1 DSP驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)
        4.1.1 系統(tǒng)初始化
        4.1.2 CMOS圖像傳感器初始化
    4.2 CPLD驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)
        4.2.1 星圖采集與存儲(chǔ)
        4.2.2 星圖濾波預(yù)處理
        4.2.3 CPLD實(shí)現(xiàn)DSP三取二程序加載
    4.3 DSP應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)
        4.3.1 初始捕獲模式
        4.3.2 跟蹤模式
        4.3.3 姿態(tài)解算
    4.4 軟件工程化設(shè)計(jì)及驗(yàn)證
        4.4.1 測(cè)試覆蓋性分析及驗(yàn)證
        4.4.2 可靠性設(shè)計(jì)及驗(yàn)證
        4.4.3 可維護(hù)性分析及設(shè)計(jì)
    4.5 本章小結(jié)
5 星敏感器工程樣機(jī)測(cè)試與性能分析
    5.1 測(cè)量原理
    5.2 測(cè)量結(jié)果及分析
        5.2.1 基于實(shí)際星圖的圖像處理測(cè)試
        5.2.2 基于外場(chǎng)觀星的姿態(tài)精度實(shí)驗(yàn)
        5.2.3 算法運(yùn)行時(shí)間測(cè)試分析
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)執(zhí)行器微小故障檢測(cè)方法[J]. 李磊,高永明,吳止鍰,張學(xué)波.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(03)
[2]星敏感器技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 梁斌,朱海龍,張濤,仝玉嬋.  中國(guó)光學(xué). 2016(01)
[3]微型星敏感器鏡頭參數(shù)優(yōu)化[J]. 楊森,蒙濤,馬鐵英.  航天控制. 2015(05)
[4]基于小區(qū)域?yàn)V波的快速星圖弱小目標(biāo)分割算法[J]. 奚曉梁,周曉東,張健.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2012(01)
[5]CCD星圖模擬器的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證[J]. 郭敬明,魏仲慧,何昕,張磊.  中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué). 2010(05)
[6]CMOS圖像傳感器IBIS5-B-1300的驅(qū)動(dòng)時(shí)序設(shè)計(jì)[J]. 孟晗,劉學(xué)斌,胡炳樑.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2010(06)
[7]天文導(dǎo)航中的星敏感器技術(shù)[J]. 李葆華,劉國(guó)良,劉睿,王常虹.  光學(xué)精密工程. 2009(07)
[8]星點(diǎn)質(zhì)心定位算法最優(yōu)門限研究[J]. 潘波,楊根慶,劉勇.  光學(xué)精密工程. 2008(09)
[9]基于恒星敏感器的姿態(tài)確定算法研究[J]. 陳希軍,張澤,史話.  控制工程. 2008(03)
[10]白天CCD觀星可探測(cè)極限星等值分析[J]. 魏合理,陳秀紅,余凱,田永青.  強(qiáng)激光與粒子束. 2007(02)

博士論文
[1]高精度星敏感器若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 伍雁雄.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2015
[2]基于星敏感器的捷聯(lián)慣性/天文組合導(dǎo)航研究[D]. 孫龍.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[3]高精度星敏感器星點(diǎn)提取與星圖識(shí)別研究[D]. 賈輝.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
[4]APS星敏感器關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 李杰.中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2005
[5]大視場(chǎng)高精度星敏感器技術(shù)研究[D]. 王曉東.中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2003

碩士論文
[1]雜光背景下星點(diǎn)提取與星圖識(shí)別技術(shù)的研究[D]. 張皓晨.吉林大學(xué) 2019
[2]空天飛行器自主天文導(dǎo)航星圖匹配技術(shù)研究[D]. 曹宇軒.南京航空航天大學(xué) 2019
[3]彈用光纖陀螺慣導(dǎo)/星敏組合導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)研究[D]. 李斌.中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第一研究院 2018
[4]皮衛(wèi)星星敏感器研究與設(shè)計(jì)[D]. 李賡.浙江大學(xué) 2017
[5]一種基于CIS的暗像素校正系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 陳國(guó)棟.西安電子科技大學(xué) 2017
[6]基于星光折射間接敏感地平的捷聯(lián)慣性/天文組合導(dǎo)航方法研究[D]. 郎希開.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[7]納型星敏感器新技術(shù)研究[D]. 曹陽(yáng).中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心 2016
[8]大視場(chǎng)小口徑星敏測(cè)量技術(shù)研究[D]. 李勉洪.中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所) 2015
[9]適用于皮納衛(wèi)星的微型星敏感器設(shè)計(jì)與測(cè)試[D]. 王萌萌.浙江大學(xué) 2014
[10]天文導(dǎo)航半物理仿真系統(tǒng)研究[D]. 汪潔萍.西安電子科技大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3020910