CCD星敏感器辅助光纤陀螺在线标定技术 被引量：6

1

作者 高伟 林星辰 +1 位作者 王秋滢 奔粤阳 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期1680-1684,共5页

首先建立陀螺在线标定模型,然后以电荷耦合器件星敏感器输出的姿态四元数和陀螺输出的载体相对于惯性空间的姿态四元数构造量测量,采用模型预测滤波与扩展卡尔曼滤波相结合的方法,将部分陀螺误差项作为模型误差,在线实时估计并修正系统... 首先建立陀螺在线标定模型,然后以电荷耦合器件星敏感器输出的姿态四元数和陀螺输出的载体相对于惯性空间的姿态四元数构造量测量,采用模型预测滤波与扩展卡尔曼滤波相结合的方法,将部分陀螺误差项作为模型误差,在线实时估计并修正系统模型,提高了状态估计的精度,最后对该算法进行了数学仿真。仿真结果表明,该方法能有效地完成陀螺在线标定,标定精度和速度明显优于传统方法。这种在线标定的处理方法在实际使用和维护中具有极大便利。 展开更多

关键词 光纤陀螺 电荷耦合器件星敏感器 在线标定 扩展卡尔曼滤波 模型预测滤波

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国产元器件在星敏感器的应用设计和验证测试 被引量：6

2

作者 王燕清 吴永康 +2 位作者 沈杰 马英超 李新鹏 《导弹与航天运载技术（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第1期59-65,共7页

受到国际环境影响,选用高性能的进口元器件存在禁运风险,元器件中国自主研制可控需求日益迫切。在宇航领域,国产元器件应用验证生态环境薄弱,需通过核心电子器件在卫星体系中的验证与应用,发现器件性能和应用方法的问题,检验核心电子器... 受到国际环境影响,选用高性能的进口元器件存在禁运风险,元器件中国自主研制可控需求日益迫切。在宇航领域,国产元器件应用验证生态环境薄弱,需通过核心电子器件在卫星体系中的验证与应用,发现器件性能和应用方法的问题,检验核心电子器件的先进性和不同应用条件下的可用性。根据核心电子器件在星敏感器中的验证与应用要求,实现了多种核心电子器件在星敏感器中的全面集成应用,星敏感器核心电子器件自主保障率达到100%,加速了核心电子器件成果推广和航天装备的自主可控。 展开更多

关键词 国产元器件 自主可控 星敏感器 应用设计

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一种基于新颖的CMOS有源像素图像传感器的微型星敏感器成像系统的实现方法 被引量：4

3

作者 王彦 袁家虎 兰荣清 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第B12期16-19,共4页

下一代星敏感器将向着小型化、低成本、低功耗的方向发展，以往的基于 ＣＣＤ图像传感器的成像系统由于受自身因素的制约，难以满足其发展需求．文中介绍了一种基于新颖的ＣＭＯＳ有源像素图像传感器的ＵＳＢ数字成像系统的设计实现，... 下一代星敏感器将向着小型化、低成本、低功耗的方向发展，以往的基于 ＣＣＤ图像传感器的成像系统由于受自身因素的制约，难以满足其发展需求．文中介绍了一种基于新颖的ＣＭＯＳ有源像素图像传感器的ＵＳＢ数字成像系统的设计实现，通过对实现的系统模型进行测试和分析，得出结论：即基于 ＣＭＯＳ有源图像传感器的成像系统完全有能力作为下一代星敏感器的光电探测器件，从而为微型星敏感器成像系统的实现提供了一种切实可行的方案． 展开更多

关键词 微型星敏感器 电荷耦合器件 CMOS有源图像传感器 数字成像系统

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星敏感器星象模拟软件的研究 被引量：24

4

作者 郝胜国 郝志航 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2000年第3期208-212,共5页

星敏感器是高精度姿态测量部件，广泛应用于各种航天器中，作用对象是空间恒星，成像过程涉及光学系统、ＣＣＤ探测器及前端信号处理系统，最后输出惯性坐标系或地心坐标系下的姿态角。本文完成了对星敏感器成像过程的模拟，研制了星敏... 星敏感器是高精度姿态测量部件，广泛应用于各种航天器中，作用对象是空间恒星，成像过程涉及光学系统、ＣＣＤ探测器及前端信号处理系统，最后输出惯性坐标系或地心坐标系下的姿态角。本文完成了对星敏感器成像过程的模拟，研制了星敏感器星像模拟软件，为星敏感器及其他类似航天器的性能评价提供了有效手段。 展开更多

关键词 星敏感器 星像模拟软件 面阵CCD器件

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CCD星敏感器光学系统设计 被引量：5

5

作者 卢欣 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 1994年第4期49-53,68,共6页

介绍ＣＣＤ星敏感器用光学系统设计的参数选择，光学系统的设计光谱范围０．４８、０．８５μｍ；焦距为７５ｍｍ，Ｆ／１．４４，视场８．５°。该系统为复杂化的Ｐｅｔｚｖａｌ结构形式；以点列图能量集中度和能量重心偏评价光学... 介绍ＣＣＤ星敏感器用光学系统设计的参数选择，光学系统的设计光谱范围０．４８、０．８５μｍ；焦距为７５ｍｍ，Ｆ／１．４４，视场８．５°。该系统为复杂化的Ｐｅｔｚｖａｌ结构形式；以点列图能量集中度和能量重心偏评价光学系统的成像质量。所选用的ＣＣＤ芯片像元尺寸为２３μｍ×２３μｍ，像元数３８４×２８８，全视场内混色光点列图能量重心偏最大值１．６μｍ，对应于４．３９角秒。 展开更多

关键词 卫星遥感 电荷耦合器 CCD星敏感器

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高动态EMCCD星敏感器总体参数设计方法 被引量：1

6

作者 卢纯青 武延鹏 +1 位作者 梁潇 鹿瑞 《空间控制技术与应用》 2013年第6期58-62,共5页

从高动态星敏感器动态性能需求出发,分析了电子倍增型电荷耦合器件(EMCCD,electron multiplying CCD)噪声来源,推导恒星探测中EMCCD的信噪比公式.针对EMCCD总体参数设计优化问题,提出了EMCCD中电子倍增电压和致冷温度的设计方法,并应用... 从高动态星敏感器动态性能需求出发,分析了电子倍增型电荷耦合器件(EMCCD,electron multiplying CCD)噪声来源,推导恒星探测中EMCCD的信噪比公式.针对EMCCD总体参数设计优化问题,提出了EMCCD中电子倍增电压和致冷温度的设计方法,并应用该方法进行高动态星敏感器中EMCCD总体参数设计及仿真.仿真结果表明,角速度为10(°)/s时姿态测量精度优于30″.提出的EMCCD参数确定方法可以为高动态星敏感器设计提供参考. 展开更多

关键词 星敏感器 电子倍增型电荷耦合器件 电子倍增 CCD致冷

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基于有源像元敏感器(APS)的星跟踪器

7

作者 Carl Christian Liebe Edwin W.Dennison 郑克隆 《控制工程（北京）》 2003年第1期46-53,共8页

大多数三轴稳定卫星采用基于电荷耦合器件CCD的星跟踪器提供可靠的姿态测量数据。在观测几颗恒星位置的基础上计算出卫星姿态角而这些恒星可在CCD摄取的天空图像上定位与识别。一种新的光敏成像阵列--有源像元敏感器(APS)已经作为CCD器... 大多数三轴稳定卫星采用基于电荷耦合器件CCD的星跟踪器提供可靠的姿态测量数据。在观测几颗恒星位置的基础上计算出卫星姿态角而这些恒星可在CCD摄取的天空图像上定位与识别。一种新的光敏成像阵列--有源像元敏感器(APS)已经作为CCD器件很有潜力的替代品而崭露头角。APS芯片利用现有的CMOS(互补型金氧半导体晶体管)生产设备制造,其工艺较之CCD工艺有许多优点,这些优点包括:功耗低,动态范围宽,光晕阈值高,可对单个像元进行读出操作,可用3.3V或5V单电源供电,能在芯片上集成定时、控制、取窗、模数转换(A/D)以及求矩心操作等功能。但是由于像元的光敏特性不均匀,APS是否适合做星跟踪器的成像器件使用还不得而知。本文介绍在星跟踪器上使用256×256像素APS芯片的测试结果。在实验室条件下已经利用光子传递曲线确定一个系统的读出噪声为7个电子(对光电门电路类型),而一个APS像元在满势阱状态大约有450,000个电子。对一颗0等星,采用天文观测方法测得APS的灵敏度为13,600e^-/(s·mm^2)。APS的矩心确定精度大约为1/10像元,动态范围优于9个星等。这些测量结果使我们得到结论:对于CCD星跟踪器来说,APS是一个很有潜力的替代者。 展开更多

关键词 有源像元敏感器 星跟踪器 电荷耦合器件 CCD 卫星姿态

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用于小卫星的KM1301型星敏感器

8

作者 S.Müncheberg N.Lemke +1 位作者 P.Rank 郑克隆 《控制工程（北京）》 2003年第1期60-65,共6页

KM1301型星敏感器是设计用来装在小卫星上进行恒星跟踪和自主姿态确定的。该仪器的前身由柏林技术大学设计,已成功地用在TUBSAT-A和TUBSAT-B卫星上。后来,由Kayser-Threde公司根据空间任务的标准设计规范与要求重新对它进行设计与鉴定,... KM1301型星敏感器是设计用来装在小卫星上进行恒星跟踪和自主姿态确定的。该仪器的前身由柏林技术大学设计,已成功地用在TUBSAT-A和TUBSAT-B卫星上。后来,由Kayser-Threde公司根据空间任务的标准设计规范与要求重新对它进行设计与鉴定,包括通过Kayser-Threde公司的质量保证体系认证。通过努力,使仪器具有很高的性能价格比,在惯性空间的相对姿态确定精度达到角分级。敏感器采用384×288像元的帧传输型电荷耦合器件(CCD),配上16mm的光学系统。敏感器探头和所有电路都集成在一个机壳里。由于体积小、质量轻、功耗低、投标价也低,因而这种敏感器特别适用于小卫星使用。不过对其他一些工程应用,例如空间站科学试验这类任务,它也是可以胜任的。从1996年开始,它便成为由Kayser-Threde公司提供的现成商用产品。 展开更多

关键词 KMl30l型星敏感器 电荷耦合器件 微控制器 小卫星

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空间交会对接CCD光学成像敏感器光学特性 被引量：3

9

作者 刘晓军 倪国强 +2 位作者 卢欣 王煜 尉志军 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2006年第5期57-63,共7页

以辐射度量为标准,建立了CCD像机探测合作目标光功率模型以及功率方程,得到了所需合作目标光功率与CCD像机参数的制约关系,分析了CCD像机探测到光点所占像元数与传输距离之间的关系。用超焦距方法解决了CCD像机对有限远距离范围内工作... 以辐射度量为标准,建立了CCD像机探测合作目标光功率模型以及功率方程,得到了所需合作目标光功率与CCD像机参数的制约关系,分析了CCD像机探测到光点所占像元数与传输距离之间的关系。用超焦距方法解决了CCD像机对有限远距离范围内工作时的成像清晰度问题,采用了像方远心光路设计解决了系统测量精度问题。研究了太阳光进入CCD像机视场和照射对接口反射后对CCD像机产生的影响。 展开更多

关键词 电荷耦合器件 光学成像 敏感器 安全 对接 空间

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基于星体跟踪器的天文找北系统 被引量：1

10

作者 金振山 申功勋 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第4期23-26,39,共5页

以星体跟踪器为基础,设计了一种天文找北系统。介绍了天文找北系统的结构和工作原理,对找北系统的精度进行了分析。分析表明:天文找北系统结构简单,精度高,对外部误差源不敏感。

关键词 星体跟踪器 天文找北系统 结构 工作原理 精度分析 电荷耦合器件

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CCD星跟踪器 被引量：4

11

作者 郝志航 王家骐 《光学机械》 CSCD 1991年第6期73-78,共6页

自七十年代以来,CCD星跟踪器在各种航天飞行器上得到越来越广泛的应用。本文叙述了XG-1型CCD星跟踪器的设计思想,系统结构和工作原理。整个系统的工作由单片微计算机控制;由于采用了内插细分的矩心算法,XG-1 CCD星跟踪器达到了亚象元精... 自七十年代以来,CCD星跟踪器在各种航天飞行器上得到越来越广泛的应用。本文叙述了XG-1型CCD星跟踪器的设计思想,系统结构和工作原理。整个系统的工作由单片微计算机控制;由于采用了内插细分的矩心算法,XG-1 CCD星跟踪器达到了亚象元精度。实验结果说明,在视场角为2°×2°时,测量精度优于2角秒。系统具有多星跟踪的功能,可以稳定跟踪+6.4等恒星。 展开更多

关键词 CCD 星跟踪器 矩心算法 电荷耦合器件 计算机控制 系统结构

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基于微机电系统的太阳敏感器 被引量：2

12

作者 Carl Christian Liebe Sohrab Mobasser 郑克隆 《控制工程（北京）》 2002年第6期32-39,共8页

卫星姿态确定分系统广泛采用太阳敏感器来测量卫星坐标系中的太阳矢量。本文介绍一种基于微机电系统(MEMS)的实验型太阳敏感器。这台太阳敏感器样机包含一块带有数百个小孔的硅片掩模。掩模安放在一只电荷耦合器件(CCD)焦平面阵列顶上,... 卫星姿态确定分系统广泛采用太阳敏感器来测量卫星坐标系中的太阳矢量。本文介绍一种基于微机电系统(MEMS)的实验型太阳敏感器。这台太阳敏感器样机包含一块带有数百个小孔的硅片掩模。掩模安放在一只电荷耦合器件(CCD)焦平面阵列顶上,距焦平面750μm。当太阳照射此装置时,在焦平面上形成孔径图像。对这个图像进行分析,就可以算出太阳角。试验数据表明,这种太阳敏感器可以达到的精度约为二三角分,或者更好一点。计划利用一个有源像元敏感器(APS)焦平面阵列器件,把这种太阳敏感器的体积做得像3个美国1角银币相互重叠起来那么大,其质量轻于30g,功耗低于20mW。这种太阳敏感器将成为微型与超小型卫星以及小型行星漫游车上使用的理想部件。 展开更多

关键词 太阳敏感器 微机电系统 电荷耦合器件 成像芯片 超小型卫星 姿态控制系统

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关于CCD太阳敏感器的若干问题

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作者 樊靖中 《控制工程（北京）》 1992年第1期15-21,共7页

关键词 电荷耦合器件 太阳敏感器

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水下自主航行器微光照相机驱动系统设计 被引量：6

14

作者 吴厚德 侯昱辰 +1 位作者 许文海 赵明 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2605-2613,共9页

提出了基于水下自主航行器的EMCCD微光照相机驱动系统设计方法。首先,分析了EMCCD输出噪声的组成,根据暗电流噪声和时钟感生噪声的关系,给出了常规功率驱动的器件选型原则和设计方法;讨论了使用图腾柱电路实现电子倍增驱动的功耗问题,... 提出了基于水下自主航行器的EMCCD微光照相机驱动系统设计方法。首先,分析了EMCCD输出噪声的组成,根据暗电流噪声和时钟感生噪声的关系,给出了常规功率驱动的器件选型原则和设计方法;讨论了使用图腾柱电路实现电子倍增驱动的功耗问题,并给出了改进方案;使用高频系统时钟实现了驱动相位和脉宽的微调,解决了驱动时序波形幅度重叠率不足的问题;最后,给出了使用CCD201-20搭建的水下相机结构和实验结果。实验结果表明,系统产生的常规驱动信号频率为时钟频率10 MHz,串行转移时钟的幅度重叠率优于50%,并行转移时钟的幅度重叠率优于90%,驱动信号的相位调整精度为18°,脉宽调整精度为5 ns,驱动波形稳定、平整,电子倍增驱动信号高电平可调,功耗相较于优化前降低7.2%。本文所介绍的EMCCD驱动系统设计方法充分兼顾了驱动系统的噪声、体积和功耗问题,可以广泛应用在水下微光成像乃至常规CCD领域。 展开更多

关键词 电子倍增电荷耦合器件 低照度相机 CCD驱动 自主水下航行器 现场可编程门阵列

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推帚式航天遥感器CCD航向调制传递函数的讨论 被引量：5

15

作者 韩心志 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期145-147,共3页

从遥感器获取的数据质量观点出发 ,把遥感图像中几何质量和辐射质量两大质量指标与航向MTF结合起来 ,讨论了沿航向CCDMTF的选择与确定 .

关键词 航向 推帚式航天遥感器 电荷耦合器件 CCD 调制传递函数

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无陀螺下基于修正罗德里格参数的星体姿态确定 被引量：3

16

作者 杨小会 秦永元 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期56-61,68,共7页

介绍了修正罗德里格参数(MRP),分析比较了姿态表示参数修正罗德里格参数和四元数的算法特点。通过仿真计算,比较了当卫星受一阶马尔柯夫干扰力矩作用和CCD星敏感器为唯一星载角运动传感器时,分别用修正罗德里格参数和四元数作为姿态表... 介绍了修正罗德里格参数(MRP),分析比较了姿态表示参数修正罗德里格参数和四元数的算法特点。通过仿真计算,比较了当卫星受一阶马尔柯夫干扰力矩作用和CCD星敏感器为唯一星载角运动传感器时,分别用修正罗德里格参数和四元数作为姿态表示参数,采用UKF(Unscented Kalman Filter)估计卫星航向、姿态及相应角速率的滤波效果。结果表明,用修正罗德里格参数法的姿态解算精度比用四元数法的姿态解算精度高,且计算效率明显优于四元数算法,计算量仅相当于四元数算法的一半,这是由于四元数的规范化条件(即模值为1),在姿态确定中会导致误差协方差阵奇异,而修正罗德里格参数虽然不是全局非奇异的,但是可以通过切换方法解决奇异性问题。 展开更多

关键词 修正罗德里格参数 电荷耦合器件敏感器 姿态 航天器

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InSb-SiCCD摄象器中直接注入的线性研究

17

作者 顾洪武 《红外与激光技术》 CSCD 1989年第2期58-62,共5页

本文提出了将InSb光电二极管直接耦合到硅CCD的一种数学模型,并将理论计算结果进行了比较。该模型被用于描述直接注入中光强和输出信号之间的线性耦合方案,还提出了线性响应范围。

关键词 光电二极管 摄像器 电荷耦合器件

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高精度SINS／CCD／GPS组合导航系统研究与仿真 被引量：3

18

作者 杨波 秦永元 +1 位作者 柴艳 彭辉煌 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期42-50,共9页

选取捷联惯导系统误差作为系统状态,利用捷联惯导系统(SINS)与电荷耦合器件(CCD)星敏感器各自的姿态矩阵输出构造量测,设计SINS/CCD组合导航算法;利用SINS与全球定位系统(GPS)各自的速度、位置输出构造量测,设计SINS/GPS组合导航算法。... 选取捷联惯导系统误差作为系统状态,利用捷联惯导系统(SINS)与电荷耦合器件(CCD)星敏感器各自的姿态矩阵输出构造量测,设计SINS/CCD组合导航算法;利用SINS与全球定位系统(GPS)各自的速度、位置输出构造量测,设计SINS/GPS组合导航算法。然后,利用联邦型卡尔曼滤波技术,将各子滤波器输出的系统状态局部最优估计值送入主滤波器,通过全局最优融合算法计算得到系统状态的全局最优估计值。仿真结果表明,基于SINS/CCD/GPS的组合导航系统具有很高的导航精度,达到了3.5m的定位精度和9″的航向精度,非常适用于飞行器的高精度导航定位。 展开更多

关键词 捷联惯导系统 电荷耦合器件星敏感器 全球定位系统 组合导航 联邦滤波

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线阵CCD驱动时序及信号采集系统的设计 被引量：9

19

作者 章琦 陈惠明 +1 位作者 毛玉兵 白岚 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2010年第2期75-77,共3页

文中设计介绍了一种基于FPGA和ARM的线阵CCD传感器驱动时序和信号采集的实现方法。该系统通过分析TCD1707D线阵CCD的驱动时序,采用Verilog HDL硬件描述语言设计出驱动脉冲电路。CCD正常工作后,产生的模拟信号经过预处理和高速A/D转换送... 文中设计介绍了一种基于FPGA和ARM的线阵CCD传感器驱动时序和信号采集的实现方法。该系统通过分析TCD1707D线阵CCD的驱动时序,采用Verilog HDL硬件描述语言设计出驱动脉冲电路。CCD正常工作后,产生的模拟信号经过预处理和高速A/D转换送入FPGA的基本宏功能模块FIFO(先进先出数据缓存器),通过异步缓存实现ARM处理器对采集信号的主控及后续应用。线阵CCD驱动时序及信号采集系统,是基于CCD传感器图像处理系统的重要组成部分,经过上位测试平台验证,能够提供准确的数字图像信号。 展开更多

关键词 电荷耦合器件 驱动时序 现场可编程门阵列 先入先出缓存器

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对地观测高分相机视频电子学集成化技术 被引量：9

20

作者 陈瑞明 吴淞波 +1 位作者 王建宇 李涛 《航天返回与遥感》 2013年第3期34-41,共8页

传统的星载相机电子学系统由商用或高等级标准器件设计而成,一般来说标准器件规模较小,难以满足复杂、大规模的高分辨率相机电子学系统对体积、质量、功耗和性能上的要求。文章分析了空间高分辨率对地观测相机视频电子学的需求特点;介... 传统的星载相机电子学系统由商用或高等级标准器件设计而成,一般来说标准器件规模较小,难以满足复杂、大规模的高分辨率相机电子学系统对体积、质量、功耗和性能上的要求。文章分析了空间高分辨率对地观测相机视频电子学的需求特点;介绍了高分辨率相机电子学集成化的发展现状;结合中国自身的技术发展水平,提出了中国高分辨率对地观测相机集成化发展的思路和技术途径。首先要研制出高性能和高集成度的单片专用集成电路,在规模上可以采用先进的封装技术,如系统封装(System in a Package,SIP)进行扩展。初步研究表明,该技术途径是可以实现的。该项技术不但可以满足空间高分辨率对地观测相机的要求,还可以应用到其他的空间遥感器中,实现中国空间遥感相机电子学的跨越发展。 展开更多

关键词 高分辨率遥感器 相机电子学 电荷耦合器件 视频电路 系统封装 专用集成电路 对地观测卫星

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