太阳敏感器的制造方法
【专利摘要】本发明提出一种太阳敏感器，包括：光线引入器，光线引入器具有多组视场定位孔和多组姿态更新孔，利用多组视场定位孔将太阳敏感器的总视场划分为多个分视场，利用多组姿态更新孔调整太阳敏感器的更新率放大因子；图像探测器，图像探测器位于光线引入器下方且与光线引入器间隔预定距离；通讯模块，通讯模块用于实现太阳敏感器与上位机的通信；控制器，控制器用于控制通讯模块的通信以及图像探测器的执行。根据本发明实施例的太阳敏感器实现了在大视场条件下提供角秒级的入射角测量精度，数据更新率可以达到1kHz以上，使数字太阳敏感器具有较高的性能。
【专利说明】太阳敏感器
【技术领域】
[0001]本发明涉及姿态传感器【技术领域】，特别涉及一种太阳敏感器。
【背景技术】
[0002]太阳敏感器主要用于空间飞行器的姿态测量、姿态确定与姿态控制，用来测量太阳光线相对于太阳敏感器的入射角。数字式太阳敏感器是通过计算太阳光线在图像探测器上相对中心的位置的偏差来计算太阳光的角度的敏感器，其工作原理如图1所示，使用面阵图像探测器时，当太阳光线从不同角度方向入射时，形成的太阳光斑位置不同，从而计算得到两轴太阳入射角。
[0003]近年来，随着遥感卫星以及星间激光通讯技术的发展，对卫星的姿态测量精度提出了越来越高的要求，为了保证应用目标的实现，在高达IkHz的带宽上均要实现高精度姿态测量，而这是目前高精度定姿器件星敏感器所无法实现的。由于太阳敏感器所需的曝光时间短，相比于星敏感器来说，具备高动态性能，因此在该领域具有极大的发展潜力。
[0004]但是与此同时，目前的数字太阳敏感器最高仅能达到0.01°的精度，而且更新率也仅有几百赫兹，距离所需的高精度定姿、千赫兹更新率的发展目标相去甚远，而且大视场与高精度之间存在矛盾，亟待解决。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
[0006]为此，本发明的目的在于提出一种太阳敏感器。该太阳敏感器具有角秒级精度、大视场角和千赫兹数据更新率的优点。
[0007]为了实现上述目的，本发明的实施例提供了一种太阳敏感器，包括:光线引入器，所述光线引入器具有多组视场定位孔和多组姿态更新孔，利用所述多组视场定位孔将所述太阳敏感器的总视场划分为多个分视场，利用所述多组姿态更新孔调整所述太阳敏感器的更新率放大因子；图像探测器，所述图像探测器位于所述光线引入器下方且与所述光线引入器间隔预定距离；通讯模块，所述通讯模块用于实现所述太阳敏感器与上位机的通信；以及控制器，所述控制器分别与所述图像探测器和所述通讯模块相连，用于控制所述通讯模块的通信以及控制所述图像探测器的执行。
[0008]根据本发明的太阳敏感器，利用CMOS图像探测器的ERS模式与探测器复用技术，结合包括视场定位小孔和姿态更新小孔两种图案设计的光线引入器，实现了 1.1"的太阳角精度以及IkHZ的数据更新率，且两轴视场角均可达到105°，大大提高了数字太阳敏感器的数据刷新率，实现了在大视场角的范围内的高精度太阳角测量。本发明的数字式太阳敏感器可广泛应用于高精度姿态测量，并且满足高带宽、高动态性能的应用场合。
[0009]另外，根据本发明上述实施例的太阳敏感器还可以具有如下附加的技术特征:
[0010]在一些示例中，还包括:保护壳，其中，所述光线引入器、所述图像探测器、所述通讯模块和所述控制器位于所述保护壳内。[0011 ] 在一些示例中，每组所述视场定位孔包括沿所述光线引入器的左右方向排列的第一至第三视场定位孔。
[0012]在一些示例中，不同组的视场定位孔内的第一视场定位孔和第二视场定位孔之间的距离、以及第二视场定位孔和第三视场定位孔之间的距离不等。
[0013]在一些示例中，每组姿态更新孔包括排列为直线的多个姿态更新孔且所述多个姿态更新孔与所述光线引入器的左右方向成预定角度。
[0014]在一些示例中，所述视场定位孔和所述姿态更新孔均为方形孔。
[0015]在一些示例中，通过如下公式得到所述太阳敏感器提供曝光时刻的两轴太阳角，所述公式为:
【权利要求】
1.一种太阳敏感器，其特征在于，包括: 光线引入器，所述光线引入器具有多组视场定位孔和多组姿态更新孔，利用所述多组视场定位孔将所述太阳敏感器的总视场划分为多个分视场，利用所述多组姿态更新孔调整所述太阳敏感器的更新率放大因子； 图像探测器，所述图像探测器位于所述光线引入器下方且与所述光线引入器间隔预定距离； 通讯模块，所述通讯模块用于实现所述太阳敏感器与上位机的通信；以及 控制器，所述控制器分别与所述图像探测器和所述通讯模块相连，用于控制所述通讯模块的通信以及控制所述图像探测器的执行。
2.根据权利要求1所述的太阳敏感器，其特征在于，还包括: 保护壳，其中，所述光线引入器、所述图像探测器、所述通讯模块和所述控制器位于所述保护壳内。
3.根据权利要求1所述的太阳敏感器，其特征在于，每组所述视场定位孔包括沿所述光线引入器的左右方向排列的第一至第三视场定位孔。
4.根据权利要求3所述的太阳敏感器，其特征在于，不同组的视场定位孔内的第一视场定位孔和第二视场定位孔之间的距离、以及第二视场定位孔和第三视场定位孔之间的距离不等。
5.根据权利要求1所述的太阳敏感器，其特征在于，每组姿态更新孔包括排列为直线的多个姿态更新孔且所述多个姿态更新孔与所述光线引入器的左右方向成预定角度。
6.根据权利要求1-5任一项所述的太阳敏感器，其特征在于，所述视场定位孔和所述姿态更新孔均为方形孔。
7.根据权利要求1所述的太阳敏感器，其特征在于，通过如下公式得到所述太阳敏感器提供曝光时刻的两轴太阳角，所述公式为:
8.根据权利要求1所述的太阳敏感器，其特征在于，所述图像探测器工作在电子卷帘曝光模式。
9.根据权利要求1所述的太阳敏感器，其特征在于，所述太阳敏感器的更新率通过如下公式得到:
10.根据权利要求1所述的太阳敏感器，其特征在于，所述预定距离为17.2毫米。
【文档编号】G01C1/00GK103808299SQ201410065241
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】卫旻嵩, 邢飞, 尤政 申请人:清华大学