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,其精度可達角秒級,且星敏感器獨立于軌道運動,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。本實驗室針對微小衛(wèi)星的需求,研制了星敏感器的原理樣機。本研究在實驗室前人研究的基礎(chǔ)上,對該樣機存在的不足之處進行總結(jié),確定了所要研究的內(nèi)容和改進的方向,從而研制了一款適用于微小衛(wèi)星的星敏感器工程樣機。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,完成了對星敏感器系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的分析:首先,對星敏感器的光學(xué)系統(tǒng)進行分析,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)星對星敏感器體積、質(zhì)量和功耗等方面的要求,對其電學(xué)系統(tǒng)進行了約束;最后,考慮到星敏感器需要滿足一定的更新頻率,因此在對其軟件算法設(shè)計時也進行了相應(yīng)要求。針對現(xiàn)有的原理樣機硬件系統(tǒng)的不足之處進行優(yōu)化設(shè)計,以完善其功能和提高平臺穩(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)合先進性的CMOS工藝的圖像傳感器和光學(xué)鏡頭的光... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：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 星敏感器國外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 星敏感器國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要工作
2 星敏感器原理樣機現(xiàn)狀和各項指標(biāo)分析
    2.1 星敏感器原理樣機現(xiàn)狀及其存在的問題
    2.2 星敏感器各項指標(biāo)分析
        2.2.1 測量精度
        2.2.2 星等極限
        2.2.3 視場大小
        2.2.4 視場內(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
    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)可行性驗證
        3.2.3 電學(xué)系統(tǒng)的器件選型
    3.3 電路設(shè)計
    3.4 硬件系統(tǒng)指標(biāo)驗證
    3.5 本章小結(jié)
4 星敏感器軟件系統(tǒng)設(shè)計
    4.1 DSP驅(qū)動軟件設(shè)計
        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)動軟件設(shè)計
        4.2.1 星圖采集與存儲
        4.2.2 星圖濾波預(yù)處理
        4.2.3 CPLD實現(xiàn)DSP三取二程序加載
    4.3 DSP應(yīng)用軟件設(shè)計
        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)計及驗證
        4.4.1 測試覆蓋性分析及驗證
        4.4.2 可靠性設(shè)計及驗證
        4.4.3 可維護性分析及設(shè)計
    4.5 本章小結(jié)
5 星敏感器工程樣機測試與性能分析
    5.1 測量原理
    5.2 測量結(jié)果及分析
        5.2.1 基于實際星圖的圖像處理測試
        5.2.2 基于外場觀星的姿態(tài)精度實驗
        5.2.3 算法運行時間測試分析
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
參考文獻
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3020910