星敏感器系统的研究与实现PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 航天应用中的姿态确定和控制系统 1

1.2 星敏感器概述 3

1.2.1 星敏感器的功能 3

1.2.2 星敏感器的组成 4

1.2.3 星敏感器的工作原理 4

1.3 星敏感器技术的发展 6

1.3.1 星敏感器技术的发展过程 6

1.3.2 星敏感器研究现状 7

第2章 星敏感器系统的关键技术 9

2.1 星敏感器系统的主要技术指标 9

2.1.1 视场（FOV） 9

2.1.2 测量精度 10

2.1.3 星等探测灵敏度 11

2.1.4 星的可利用性和星表尺寸 12

2.1.5 更新速率 14

2.1.6 体积与质量 14

2.2 星敏感器光学系统 15

2.2.1 光学系统技术概述 15

2.2.2 新一代星敏感器对光学系统的要求 16

2.2.3 几种大视场光学系统结构形式 17

2.3 图像传感器技术 20

2.3.1 图像传感器技术概述 20

2.3.2 大面阵CCD成像技术 21

2.4 星敏感器系统设计中的参数关系 33

2.4.1 像元阵列大小与视场角的关系 33

2.4.2 图像传感器芯片尺寸与焦距的关系 34

2.4.3 焦距、视场和孔径 35

2.4.3 焦距对探测能力的影响 36

2.4.5 中心波长和光谱范围的确定 36

第3章 数字星像分析 37

3.1 星光能量分析 37

3.1.1 恒星辐射能量 37

3.1.2 星等与辐射能量的关系 38

3.1.3 恒星的光谱特征 39

3.2 星光能量采集过程分析 39

3.2.1 两种不同方案的图像特征 39

3.2.3 星光能量的采集过程 41

3.3 星光能量转换过程分析 42

3.3.1 电荷积分采样过程 42

3.3.2 电荷转移过程 43

3.3.3 电荷检测过程 43

3.3.4 视频处理过程 44

3.4 数字星像仿真分析 45

3.4.1 仿真参数分析 45

3.4.2 数字星像仿真 46

3.4.3 数字星像分析 47

3.5 星点目标提取算法分析 48

3.5.1 固定阈值法 48

3.5.2 小波自适应阈值法 49

3.5.3 星点目标连通性分析 51

3.5.4 伪星剔除 53

3.6 星等分析 53

3.7 本章小结 54

第4章 星敏感器探测能力 55

4.1 星等探测灵敏度分析 55

4.1.1 星点信噪比分析 55

4.1.2 探测灵敏度计算 56

4.1.3 星等探测范围分析 59

4.2 星探测概率分析 60

4.3 提高探测能力的方法 62

4.4 本章小结 63

第5章 星敏感器测量精度 65

5.1 精度指标概述 65

5.1.1 单星测量误差 65

5.1.2 噪声等效角 65

5.1.3 光轴指向精度 66

5.2 影响测量精度的因素 66

5.2.1 角分辨率因素 66

5.2.2 星点数目因素 67

5.2.3 随机误差因素 67

5.3 内插细分算法精度分析 69

5.3.1 内插细分算法概述 69

5.3.2 双线性内插细分算法分析 71

5.3.3 测量精度仿真分析 73

5.3.4 静态仿真实验 74

5.3.5 动态仿真实验 75

5.3.6 精度与信噪比关系分析 78

5.4 本章小节 79

第6章 星敏感器系统设计实现 81

6.1 系统设计概述 81

6.1.1 系统构成 81

6.1.2 功能简介 81

6.2 光学系统设计 82

6.2.1 主要技术指标要求 82

6.2.2 光学设计结构选择 82

6.3 光机结构设计 84

6.3.1 结构概述 84

6.3.2 光机结构的组成 84

6.3.3 光学镜头的精度保证 84

6.3.4 镜头的杂散光控制 84

6.3.5 焦平面组件 85

6.4 电子学系统设计 85

6.4.1 星敏感器主体电控子系统 85

6.4.2 星捕获处理电控子系统 93

6.4.3 二次电源 97

6.5 软件实现 97

6.5.1 软件流程 97

6.5.2 软件算法 98

6.6 本章小结 100

第7章 星敏感器性能测试与标定技术 101

7.1 系统标定 101

7.1.1 成像几何变换原理 101

7.1.2 相机标定 104

7.1.3 实施举例 105

7.2 星点成像实验 106

7.3 静态稳定度 106

7.4 静态测角精度测试 107

7.4.1 测试方法 107

7.4.2 测试数据分析 108

7.5 动态测量精度测试 110

7.5.1 测试设备 110

7.5.2 测试方法 110

7.5.3 测试结果 111

7.6 外场观星试验 112

7.7 本章小结 112

参考文献 114