星敏感器国内外研究现状

星敏感器国外研究现状

国外星敏感器研究及应用已有近50年的时间。到目前为止，至少有三代产品在航天器上得到应用。第一代为星跟踪器，多采用光电倍增管之类光电元件作为敏感元件；第二代为星图仪式星敏感器，采用电荷耦合器CCD作为敏感元件，以中低性能的CPU为处理器，采用局部天区恒星识别算法；第三代星敏感器相对于第二代的主要进步在于采用了高分辨率成像元件和高性能处理器，提高了姿态确定精度和数据处理速度，增加了自主全天恒星识别功能，同时敏感器的体积、质量和功耗也有大幅度降低。表1为国外部分星敏感器指标。

表1 国外部分星敏感器指标

质量功耗测量精度数据更新率国别厂家及产品名

称

美国HDOS公司 2.7kg 11w 24"10Hz

3kg 8.5w 15"(3σ)10Hz 法国SODERN公司

SED26

1.5kg 7.6w 1",9"(1σ)1Hz

丹麦丹麦理工大学

ASC

意大利GA公司A-STR 3.05kg 10w 12",27"(3σ)10Hz

20世纪90年代初，随着大规模集成电路技术和CMOS加工工艺技术的日趋成熟，出现了采用CMOS工艺的动态像元星敏感器APS。目前欧美一些机构已率先开始采用APS作为探测元件，研制体积更小、功耗更低的星敏感器。欧空局的小卫星姿态敏感器项目就是为了促进和试验小型化姿态敏感器的一些新项目，其中采用了512×512动态像元敏感器（APS）、高集成度多芯片模块（MCM）电路等。其试验模型仅重270g，体积约为62mm×53mm×53mm（未计及盖子和处理器部件），功耗2.4w（带处理器时增加到5w）。实验证实，该星

跟踪器当更新速率为10Hz时，在20°×20°视场中对5等星的测量精度和噪声等效角都优于1"(2 )。这类新型星敏感器正代表了现代星敏感器不断小型化、轻型化、低功耗、高实时性的发展趋势，特别是在减少体积、重量、功耗方面，有了重大飞跃。

20世纪70年代，美国最早将星敏感器应用于航天器上。1989年，苏联将其用在和平号空间站上。联邦德国、法国和日本也先后使用星敏感器测量航天器姿态。

星敏感器国内研究现状

我国进行星敏感器技术研究已有20多年。主要研究单位有中科院成都光电所、中科院长春光机所、北京航空航天大学等。我国第一代星敏感器已于2000年9月和2002年10月两次随卫星发射入轨，作为姿态确定系统当备份使用。这一代星敏感器相当于国外第二代星敏感器，具有局部天区恒星识别功能。随后我国也陆续开展了第二代、第三代星敏感器的研究。我国的第二代星敏感器相当于国外第三代星敏感器，具有自主全天恒星识别功能，而且在减小体积、功耗方面有了很大进步。我国的第三代星敏感器为CMOS星敏感器，北京航空航天大学研制的CMOS星敏感器获得2007年国家技术发明一等奖。