恆星敏感器是衛星姿態控制系統的一個很重要的組成部分，它為系統提供衛星姿態數據，並可用來修正陀螺漂移。
恆星敏感器通過敏感恆星輻射來測定衛星相對於天球坐標系的三軸姿態，這至少需要測得兩顆恆星的數據。
基本介紹
- 中文名：恆星敏感器
- 簡稱：星敏感器
- 類型：天體敏感器
- 套用：天文導航系統
功能,特點,精度高,信號弱,需要恆星識別,提供三軸信號,分類,發展歷史,
功能
恆星敏感器（簡稱星敏感器）是當前廣泛套用的天體敏感器，它是天文導航系統中一個很重要的組成部分。
它以恆星作為姿態測量的參考源，可輸出恆星在星敏感器坐標下的矢量方向，為太空飛行器的姿態控制和天文導航提供高精度測量數據。
特點
恆星敏感器的主要特點如下：
精度高
由於恆星的張角很小(如天狼星張角是0.006 8”)，即使張角很大的心宿二，其張角也只有0.04”，可以認為是點光源目標，而且具有高精度的位置穩定性，因此它的測姿精度可以很高，中等精度的恆星敏感器精度達10”左右，高精度星敏感器可達1”或更高。
信號弱
恆星光是弱光，零等星(視星等)的照度只有2．1×10-6 lx左右，所以雜散光干擾是一個嚴重問題。
需要恆星識別
恆星數量非常大，亮於視星等+6等的恆星全天球有5 000多顆，不像太陽、月球、地球，作為參考天體都只有一個，必須進行恆星識別，而且要接近於實時識別，這是恆星敏感器的技術難點之一。
提供三軸信號
只要能測到兩顆以上(包括兩顆)的恆星數據即可，但為保證精度，常在一個太空飛行器上裝兩個恆星敏感器，其敏感軸的夾角最好為90°(此時誤差最小)。
分類
各種類型恆星敏感器的出現與衛星姿控系統的發展、探測器的發展以及恆星敏感器本身的發展密切相關，它們出現在不同的歷史時期。最早期的是機械跟蹤式星敏感器；後來是適用於自旋穩定衛星的穿越式星敏感器；隨著三軸穩定衛星的發展與成熟，廣泛套用的是固定探頭式星敏感器。下面分別簡單介紹這三種星敏感器。
機械跟蹤式星敏感器
機械跟蹤式星敏感器包括光學系統、成像裝置、探測器、電子線路、兩自由度框架、角編碼器和伺服機構等。
工作原理：目標星通過光學系統、成像裝置(如調製盤)在探測器上成像，配以合適的電子線路，檢測出星像在瞬時視場中的方位和大小，並驅動伺服機構使框架轉動，將目標星的圖像保持在瞬時視場中心。根據目標星的識別和框架轉角的大小和方向，從而確定衛星的姿態。
主要特點：瞬時視場小，而跟蹤視場大；利用框架運動擴展了跟蹤視場，但引入了機械可動部件，可靠性較低；只可跟蹤一顆星。
穿越式星敏感器
穿越式星敏感器包括光學系統、成像裝置(如狹縫)、探測器和電子線路等。它的結構簡圖見右圖。
工作原理：穿越式恆星敏感器常用在自旋衛星上，隨著衛星的自旋，使敏感器對天球掃描。當恆星穿過它的狹縫視場時，該恆星就被探測器敏感出來，配以合適的電子線路，檢測出恆星穿越的時間和信號的幅度。根據對該恆星的預測、識別和電子線路給出的信息，可用於確定姿態。
主要特點：具有幾個不平行的扇形視場，姿態信息包含在穿越時刻中；它簡單、沒有機械可動部件，可靠性較高，但掃描角速度過低時信噪比會大大降低。
發展歷史
20世紀60年代中，星跟蹤器套用於衛星及其他飛行器，絕大部分採用光電倍增管作探測器，用機械方法調製星光，用框架擴展視場。後來，有相當長時間採用光導攝像管、析像管作為探測器，這就取消了運動部件，從而增加了平均無故障時間。
20世紀70年代初電荷耦合器件(CCD)問世。由於它的明顯優點：不需要提供高壓、像元尺寸及位置固定和對磁場不敏感等，各國及有關廠家紛紛轉向研製CCD恆星敏感器，發展異常迅速。到90年代中，已發展了第二代CCD恆星敏感器。
星敏感器按其發展階段可分為星掃描器、框架式星跟蹤器和固定敏感頭星敏感器三種類型。
(1)星掃描器又稱星圖儀。它帶有一狹縫視場，適用於自轉衛星。其原理是衛星自轉時，敏感器掃描天區，狹縫視場敏感恆星，處理電路檢測恆星掃過的時間和敏感的星光能量，並根據先驗知識、匹配識別等，可測出衛星的姿態。它沒有旋動部件，可靠性較高，但由於系統信噪比低，在工程實用中受到嚴重的限制，現已基本淘汰。
(2)框架式星跟蹤器。其原理是導航星通過光學成像系統在敏感面上成像，處理電路檢測出星像在視場中的位置及大小，根據檢測結果驅動伺服機構使機械框架轉動，將導航星的圖像儘可能保持在視場中心。最後根據識別星的信息和框架轉角情況，來確定太空飛行器的姿態。此種類型的星敏感器結構複雜，可靠性較差。
(3)固定敏感頭星敏感器。其類似星掃描器，不過它沒有成像裝置。其原理是通過光學系統由光電轉換器件敏感恆星，處理電路掃描搜尋視場，來獲取、識別導航星，進而確定太空飛行器的姿態。這種類型的星敏感器視場呈錐形，易於確定星像的方位，且沒有機械可動部件，因而可靠性高，具有廣泛的套用前景，目前固定敏感頭的CCD星敏感器因其像質好、解析度高、技術發展比較成熟等已在工程上得到了廣泛的套用。新型固定敏感頭的CMOSAPS星敏感器，由於具有集成度高、不需電荷轉換、動態範圍大等特點，是星敏感器發展的方向。
