基于CMOS相機的微衛(wèi)星數(shù)字式太陽敏感器研究.pdf

1、太陽敏感器是航天姿態(tài)控制系統(tǒng)中的重要測量部件，是在航天領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的一類敏感器。低功耗、輕質(zhì)量以及高精度是對太陽敏感器的基本要求。由于傳統(tǒng)的太陽敏感器采用CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)作為圖像傳感器，需要復(fù)雜的外圍時序電路和電源模塊，使得太陽敏感器的質(zhì)量、功耗難以進一步降低。隨著衛(wèi)星向著微小型、甚至納衛(wèi)星皮衛(wèi)星方向的發(fā)展，國內(nèi)外許多科研機構(gòu)開展了將高端CMOS(Complementary Metal

2、 Oxide Semiconductor，互補型金屬氧化物半導(dǎo)體)有源像素傳感器應(yīng)用于太陽敏感器的探索。
　　 本文提出了基于CMOS相機的數(shù)字式太陽敏感器的設(shè)計方案，方案主要由PAL(Panoramic Annular Len，全景環(huán)形鏡頭)、CMOS相機模組以及FPGA(FieldProgrammable Gate Array，現(xiàn)場可編程邏輯門陣列)組成。其中浙江大學(xué)自行研制的全景環(huán)形光學(xué)鏡頭可在360°內(nèi)一次凝視成像，具有

3、景深大、圖像處理全景化等特性，比一般鏡頭的視場更大。
　　 提出了基于全景環(huán)形鏡頭的太陽敏感器的姿態(tài)測量原理，先根據(jù)“灰度門限法”對全景圖像進行二值化，找到圖像的邊界點，再運用改進的八鄰域邊界跟蹤算法找到滿足周長的太陽輪廓曲線，然后找到離探測器光敏面中心最遠和最近的兩個點，計算出太陽相對于衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的位置。該算法能有效去除噪聲和不封閉曲線，具有一定的應(yīng)用價值。
　　 本文詳細介紹了算法的分析設(shè)計過程，以及基于特定FP