[01753647]高动态星敏感器技术

随着航天任务对航天器机动能力需求的进一步提高,对姿态测量系统的动态性能提出了越来越高的要求。研究高动态条件下星敏感器姿态测量技术,为航天器提供高动态姿态测量手段和技术途径是国内外航天器领域面临的技术瓶颈。高动态自主姿态测量是航天器和载荷技术发展的迫切需求。 本项目在科工局民用航天预研项目、总装装备预研项目、国家863项目、国家自然科学基金项目及航天型号研制等项目的需求牵引和资助下,围绕高动态星敏感器技术关键技术瓶颈,从理论方法、关键技术、产品研制和型号应用开展了系统深入研究,主要研究内容有：总体设计与系统参数优化、高灵敏度的恒星成像探测、快速准确的星图底层处理、快速鲁棒的星图识别及跟踪方法。突破的关键技术：⑴建立了全参数恒星动态成像模型,提出了全参数数字星敏感器设计方法,为高动态星敏感器整体设计和参数优化奠定了重要的技术基础;⑵提出了多重结构元素形态学的星图分割和正则化星图复原方法,实现了在高动态条件下低信噪比星图星点的准确提取;⑶提出了三角面形插值法的像增强成像探测定位误差补偿方法,解决了像增强成像引起的畸变难题,实现了高动态条件下高灵敏度高精度恒星探测;⑷提出了动态等价树的多路并行星点质心提取方法,提高了高动态星敏感器的测量精度和测量数据更新率;⑸设计实现了全天星图识别、初始姿态星图识别和星跟踪混合工作模式,提出基于候选导航星迭代筛选的星图识别方法和基于目标星预测的邻星匹配星跟踪方法,保证了高动态条件下快速鲁棒星图识别和跟踪;⑹研制出两类高动态星敏感器星载系列产品,填补了国内空白,动态测量性能等指标国际领先,已成功应用于多个重大航天型号,在轨运行稳定。 围绕上述研究内容,申请发明专利29项,其中已授权19项;发表学术论文50余篇,其中SCI、EI检索35篇;撰写国防报告30余份。 两类高动态星敏感器的主要技术指标如下： ⑴高动态星敏感器（HD05） ①视场：14.25°×14.45° ; ②姿态精度：0.30“（1σ）; ③动态跟踪性能：4.5°/s; ④数据更新率：10Hz; ⑤全天识别时间：0.061s; ⑥重量：0.988kg（含遮光罩）; ⑦功耗：3.50W。 ⑵高动态星敏感器（IHD40） ①视场：19.95°×20.05°; ②姿态精度：静态条件下0.73“（1σ）,7°/s条件下0.98“（1σ）; ③动态跟踪性能：42°/s; ④数据更新率：51Hz; ⑤全天识别时间：0.033s; ⑥重量：1.413kg（含遮光罩）; ⑦功耗：5.06W。