[发明专利]一种星敏感器

说明书

本发明提供一种星敏感器，包括光学头部和函数库软件，所述光学头部至少包括图像探测器和CPLD电路，所述图像探测器用于采集星光图像，所述CPLD电路用于时序控制和图像数据打包分包；所述函数库软件部署于应用系统上，用于对星图数据处理，解算载体姿态信息；光学头部电路采用三维电子物化设计，所述CPLD电路为基于FLASH工艺的芯片。通过该方案可以降低星敏感器系统复杂度，实现轻量化设计，有效降低星敏感器体积质量和功耗。

技术领域

本发明属于天文导航领域，尤其涉及一种星敏感器。

背景技术

星敏感器是航天飞行器姿态控制系统的重要组成部件，随着卫星技术的发展，轻小型化的卫星市场份额将越来越大，该类卫星对星敏感器的体积重量功耗等要求越来越严格，现有的星敏感器体积重量较大、功耗较高、系统设计较为复杂，难以满足实际应用需求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种星敏感器，用于解决现有的星敏感器体积重量较大、功耗较高且系统设计较为复杂，难以满足应用需求的问题。

在本发明实施例的第一方面，提供了一种星敏感器，包括：包括光学头部和函数库软件，所述光学头部至少包括图像探测器和CPLD电路，所述图像探测器用于采集星光图像，所述CPLD电路用于时序控制和图像数据打包分包；所述函数库软件部署于应用系统上，用于对星图数据处理，解算载体姿态信息；

其中，光学头部电路采用三维电子物化设计，所述CPLD电路为基于FLASH工艺的芯片。

在一个实施例中，所述光学头部包括遮光罩、光学镜头、探测器板和光学头部本体；所述遮光罩由圆柱形的镜筒和挡光环组成，用于抑制非目标光源辐射直达CMOS成像面的杂散光概率，所述光学镜头用于光学头部的星目标成像；其中，所述探测器板上包含有图像探测器和CPLD电路。

在一个实施例中，所述函数库软件提供库文件和头文件，数据逻辑部分以网表形式提供。

在一个实施例中，基于所述光学头部采样形成星图数据，通过高速通信接口将星图数据发送至应用系统，应用系统通过调用网表或者API函数进行星图数据处理。

在一个实施例中，所述光学头部配置有CMOS图像传感器寄存器，通过所述寄存器定时触发CMOS图像传感器启动曝光，以精确控制曝光时间。

在一个实施例中，所述星敏感器电源系统采用多芯片并联供电，并保持每个电源芯片均处于最高效率区间。

在一个实施例中，所述应用系统调度算法采用硬件语言编写，通过预定频率心跳包维持与相关器件的连接，并通过AHB总线与RISC-V软核通信。

在一个实施例中，所述函数库软件采用Cordic算子进行平方、开方和三角函数运算，降低系统运算复杂度。

在一个实施例中，所述函数库软件包括姿态测量和待机两种工作模式，两种工作模式之间可以相互切换；

在姿态测量模式下，对采集的图像进行图像滤波、星目标检测、星目标识别、姿态解算，并响应姿态数据请求；

在待机模式下，执行自检、参数配置、在轨升级、图像传图、模式切换相关操作。

在一个实施例中，对采集图像进行星目标提取，星目标提取完成后结合标定参数计算星光观测矢量；通过星图匹配算法进行星图识别，并确定星光惯性矢量；根据星光观测矢量和惯性矢量通过QUEST算法计算惯性姿态矩阵，并转化为姿态四元数。

本发明实施例中，采用基于FLASH工艺的CPLD，可以有效降低电气系统功耗，配合三维电子物化设计能降低星敏感器重量和体积，采用光学头部和函数库软件的设计，能简化系统设计，降低星敏感器的设计复杂度，提高可配置性。同时，基于相应的系统调度算法、多芯片并联供电以及函数库软件目标检测解算，同样能够降低系统运行功耗。

附图说明