星敏感器是以恒星為參照系，以星空為工作對(duì)象的高精度空間姿態(tài)測(cè)量裝置，通過(guò)探測(cè)天球上不同位置的恒星并進(jìn)行解算，為衛(wèi)星、洲際戰(zhàn)略導(dǎo)彈、宇航飛船等航空航天飛行器提供準(zhǔn)確的空間方位和基準(zhǔn)，并且與慣性陀螺一樣都具有自主導(dǎo)航能力，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
星敏感器的研究發(fā)展與應(yīng)用已歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，隨著新材料，新器件的出現(xiàn)和工藝技術(shù)的進(jìn)步，精度提高，功耗減小，成本降低，應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛的新型星敏感器不斷推出。因此，及時(shí)收集整理分析比較國(guó)外星敏感器的信息，有利于國(guó)內(nèi)有關(guān)姿態(tài)測(cè)量控制技術(shù)的發(fā)展。
在未來(lái)星敏感器應(yīng)該會(huì)得到廣泛的應(yīng)用，跟隨小編一起來(lái)了解一下關(guān)于星敏感器的工作原理吧。
星敏感器工作原理
CCD 星敏感器主要由外圍電路部分，信號(hào)檢測(cè)部分，模擬信號(hào)處理部分，數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)部分、數(shù)據(jù)處理部分以及對(duì)外接口部分組成。
信號(hào)檢測(cè)模塊包括遮光罩、光學(xué) 系統(tǒng)、CCD 探頭線路、CCD 光電轉(zhuǎn)換器和光學(xué)鏡頭等幾個(gè)部分，被捕獲到的星體經(jīng)過(guò)光學(xué)鏡頭進(jìn)行成像，然后由 CCD 組件把星體的光能量轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，把此電信號(hào)再進(jìn)行處理后，送入數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)部分再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)采集處理。
當(dāng) CCD 攝像頭捕獲到的星圖按數(shù)字的方式存儲(chǔ)于內(nèi)存中時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊便會(huì)對(duì)已經(jīng)數(shù)字化后的星圖進(jìn)行星點(diǎn)提取和星點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算以及星圖識(shí)別處理，并將星體所形成的像點(diǎn)與導(dǎo)航星庫(kù)進(jìn)行匹配，經(jīng)分析可得到與像點(diǎn)相互對(duì)應(yīng)的星體在天球坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)，最后由此指向完成載體姿態(tài)最終的確定。
? ? ? ? 其具體工作原理如下，首先星敏感器將捕獲到的星圖與導(dǎo)航星基準(zhǔn)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，而后利用識(shí)別技術(shù)得出星圖中的恒星體在天球坐標(biāo)系下的坐標(biāo)：
天球系下恒星體的坐標(biāo)投影到像空間系為：
星敏感器的敏感光軸在天球坐標(biāo)系下的坐標(biāo)（α，δ）為：
其中，f 表示星敏感器的相機(jī)主距；α，δ表示天球的赤經(jīng)，緯經(jīng)；l 表示加速度計(jì)到原點(diǎn)的距離；a，b，c 表示載體坐標(biāo)系。