《微型線陣式數字太陽敏感器技術研究》是依託北京航空航天大學，由樊巧雲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微型線陣式數字太陽敏感器技術研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：樊巧雲
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微型太陽敏感器是現代微小衛星姿態測量的重要部件。本項目以低成本、中等精度微小衛星為套用背景，圍繞微型線陣式數字太陽敏感器基礎理論和關鍵技術展開系統深入的研究，主要研究內容有：運用視覺測量思想，設計V形透光狹縫的光學掩膜，使基於一維線陣圖像感測器能測量太陽光在二維方向的入射角。基於現代光學鍍膜技術，設計具有地球反照光和雜光抑制能力的掩膜膜系，提高太陽敏感器工作可靠性。研究高精度信息處理算法，實現姿態角的測算。提出兩軸分離的誤差模型，通過軟體補償的方式提高姿態測量精度。建立完善準確的測量模型，並基於內外參數統一建模的標定方法對模型中各參數精確標定。研製微型線陣式數字太陽敏感器原理樣機，主要技術指標達到：重量小於30g，精度優於0.05 (1σ)，並具有0.6個太陽常數的地球反照光抑制能力。通過本項目研究，為低成本、中等精度微小衛星平台提供小型化、低成本、高可靠的太陽敏感器新產品。
結題摘要
太陽敏感器是現代微小衛星姿態測量的重要部件。本項目以低成本、中等精度微小衛星為套用背景，研製成功一種基於V形光學掩膜和線陣式圖像感測器的微型數字太陽敏感器產品。本項目突破的關鍵技術如下：設計出V形透光狹縫的光學掩膜，使基於一維線陣圖像感測器能測量太陽光在二維方向的入射角。設計出具有地球反照光和雜光抑制能力的掩膜膜系，提高了太陽敏感器工作可靠性。採用高精度信息處理算法，實現姿態角的測算。提出兩軸分離的誤差模型，通過軟體補償的方式提高了姿態測量精度。建立了完善準確的測量模型，並基於內外參數統一建模的標定方法對模型中各參數精確標定。本項目突破了微型線陣式太陽敏感器的基礎理論和關鍵技術，完成原理樣機研製，產品性能指標達到：重量為28g，視場範圍±65°×±60.5°，精度優於0.05 (1σ)，數據更新率15Hz，功耗僅0.2W，動態性能達到20°/s，並具有0.7個太陽常數的地球反照光抑制能力。 本項目研製的微型線陣式太陽敏感器填補了國內空白，與國外同類產品相比在雜光抑制能力、算法魯棒性以及動態性能等關鍵指標上具有顯著優勢。本項目研究成果為各類微小衛星提供了小型化、低成本、高可靠的姿態測量技術手段，目前已在眾多衛星型號上推廣套用，包括2018發射的天平A/B星，龍江一/二號，OBT，鴻雁等多顆衛星。產品在軌工作穩定可靠，具有非常廣闊的產業化套用前景。 本項目研究成果發表研究論文8篇，其中SCI論文5篇，EI論文2篇，國際會議論文1篇，申請發明專利2項，其中授權發明專利1項。本項目提出的標定技術作為“高動態星敏感器技術與工程套用”部分內容，獲2016年度國家科技進步二等獎（排名第5）。圍繞本項目研究內容，培養碩士研究生4名。
