APS CMOS星敏感器系統原理及實現方法

《APS CMOS星敏感器系統原理及實現方法》是國防工業出版社出版的圖書，作者是邢飛等。

基本信息

書名 APS CMOS星敏感器系統原理及實現方法

書號 978-7-118-10925-2

作者 邢飛等

出版時間 2017年4月

譯者

版次 1版1次

開本 16

裝幀 精裝

出版基金 國防科技圖書出版基金

頁數 132

字數 285

中圖分類 V448.22

叢書名

定價 88.00

目錄

"第一章緒論1

1.1APS CMOS星敏感器的研究意義1

1.2太空飛行器姿態敏感器綜述2

1.2.1太陽敏感器2

1.2.2紅外地平敏感器2

1.2.3磁強計3

1.2.4星敏感器3

1.2.5慣性敏感器3

1.2.6姿態敏感器比較4

1.3星敏感器工作原理4

1.3.1導航星4

1.3.2星敏感器測量原理5

1.3.3星敏感器的組成6

1.4國內外星敏感器研究發展現狀6

1.4.1國外星敏感器發展現狀7

1.4.2國內星敏感器發展現狀9

1.5微小型APS CMOS星敏感器的關鍵技術10

1.5.1APS CMOS技術10

1.5.2捲簾曝光成像方法10

1.5.3光學設計方法11

1.5.4星圖濾波算法12

1.5.5實時的星圖處理方法12

1.5.6導航星域和k矢量聯合的星圖識別方法13

1.5.7標定、測試與在軌驗證13

1.6本章小結14

第2章微小型APS CMOS星敏感器系統原理15

2.1引言15

2.2APS CMOS星敏感器關鍵技術指標分析與確定15

2.2.1APS CMOS感光探測器的選擇17

2.2.2視場和焦距的確定18

2.2.3敏感星等的確定19

2.2.4初始捕獲時間和更新率21

2.3微小型APS CMOS星敏感器總體設計22

2.3.1星敏感器的總體構型22

2.3.2質量總體分析23

2.3.3功耗總體分析24

2.3.4總體技術指標和實現框圖24

2.4本章小結25

第3章APS CMOS星敏感器成像系統原理與方法27

3.1引言27

3.2目標星在探測器上的成像特徵27

3.2.1光斑的形狀和大小27

3.2.2恆星的特性分析29

3.2.3恆星的輻射能量分析30

3.2.4星敏感器感光性能分析與預測31

3.2.5分布到像素上的能量33

3.3APS CMOS星敏感器感光探測器噪聲分析35

3.3.1APS CMOS感光探測器回響特性35

3.3.2APS CMOS各種噪聲分析36

3.4星點有效信號的濾波和提取42

3.4.1直接能量和濾波42

3.4.2能量相關濾波43

3.4.3星點判別和DN確定原則46

3.5APS CMOS星敏感器圖像的實驗驗證46

3.5.1利用小波進行圖像分析的基本理論和方法47

3.5.2小波分析的噪聲和理論計算噪聲比較49

3.5.3小波去噪聲算法和能量相關法濾波算法的比較51

3.6本章小結53

第4章APS CMOS星敏感器光學系統設計與裝調55

4.1星敏感器光學鏡頭指標參數55

4.1.1光學系統焦距和有效孔徑55

4.1.2光學系統畸變57

4.1.3能量集中度和場曲58

4.1.4譜段和垂軸色差58

4.1.5鏡頭技術指標59

4.2光學系統的溫度特性分析60

4.2.1溫度變化影響60

4.2.2溫度梯度影響分析62

4.3系統離焦範圍分析64

4.3.1星敏感器光學系統的焦深64

4.3.2對離焦的分析與處理65

4.4APS CMOS星敏感器的鏡頭結構67

4.5APS CMOS星敏感器焦平面的安裝技術68

4.5.1焦平面安裝參數和要求68

4.5.2焦平面精密安裝系統平台69

4.5.3焦平面的測量原理70

4.6本章小結70

第5章星敏感器的精度分析與標定技術71

5.1星敏感器標定方法概述71

5.1.1非設備性標定71

5.1.2設備性標定72

5.2星敏感器的標定參數及誤差分析72

5.2.1噪聲等效角73

5.2.2焦距誤差對系統精度的影響分析74

5.2.3主點誤差對系統精度的影響分析75

5.2.4像平面傾斜對系統精度的影響分析77

5.2.5光學畸變對系統精度的影響78

5.2.6單星點矢量精度傳播模型79

5.2.7單星點精度的蒙特卡洛仿真80

5.2.8蒙特卡洛方法誤差影響分析81

5.3星敏感器系統的標定方法82

5.3.1主點的標定方法82

5.3.2標定模型的建立85

5.3.3焦距和畸變的標定方法86

5.3.4傾斜角的標定方法88

5.3.5標定數據的綜合利用方法90

5.4實驗數據分析92

5.4.1誤差分析與標定精度預估計92

5.4.2標定結果及討論93

5.5本章小結97

第6章APS CMOS星敏感器的成像控制與星點提取方法98

6.1引言98

6.2圖像曝光和讀出的流水99

6.3星敏感器的讀出與星圖濾波的流水100

6.3.1實現流水線濾波和星點提取的必要性100

6.3.2流水濾波的實現方法101

6.4基於硬體結構的星點信息提取算法102

6.4.1星點信息的提取原理103

6.4.2區域連線標籤方法104

6.4.3在星敏感器中的星點信息提取的實現方法108

6.4.4星圖識別算法的並行執行113

6.5本章小結114

第7章APS CMOS星敏感器的快速星圖識別方法115

7.1全天自主星圖識別原理115

7.1.1概況115

7.1.2全天自主星圖識別算法原理116

7.2基於角距匹配的星圖識別算法117

7.2.1導航星表的建立117

7.2.2星對角距查找表的建立119

7.2.3星對的角距法搜尋120

7.2.4三角形算法120

7.2.5多邊形匹配法122

7.2.6極點法123

7.2.7角距法總結123

7.3基於柵格坐標匹配的星圖識別算法124

7.3.1柵格法星圖識別的原理124

7.3.2柵格資料庫的建立125

7.3.3柵格法識別過程127

7.3.4柵格法的理論分析130

7.3.5基於極坐標的柵格法132

7.4基於導航星域的快速星圖識別算法135

7.4.1星圖識別方法的現狀與問題135

7.4.2k矢量(k-vector)介紹137

7.4.3星對角距的k矢量和k矢量查找表138

7.4.4利用k矢量法進行星對角距定位139

7.4.5直接比較法的星圖識別139

7.4.6導航星域和k矢量聯合法星圖識別142

7.4.7全天星圖識別算法的分析145

7.5遞推模式的星圖識別算法146

7.5.1遞推星圖識別算法原理146

7.5.2全天自主模式下的遞推星圖識別147

7.5.3跟蹤模式下的遞推星圖識別147

7.6本章小結149

第8章星敏感器的地面測試與實驗系統150

8.1引言150

8.2全天球動態星模擬器測試系統150

8.2.1基於全天球動態星模擬器的測試系統總體架構151

8.2.2系統的安裝與調試151

8.2.3模擬星圖生成原理152

8.2.4實驗系統的參數標定154

8.2.5星敏感器實驗室測試實驗156

8.2.6誤差分析158

8.3星敏感器真實星空實驗160

8.3.1真實星空實驗方法160

8.3.2與精度測試方法相關的地球運動規律160

8.3.3星敏感器測量地球轉動原理及系統坐標系建立162

8.3.4星敏感器精度測試實現方法165

8.3.5星敏感器精度評價標準171

8.3.6真實星空實驗結果173

8.3.7基於真實星空的坐標極性測試及抗雜光性能測試176

8.4環境實驗測試系統181

8.4.1熱真空實驗測試系統181

8.4.2振動等力學實驗的星敏感器狀態監測方法182

8.5本章小結183

第9章星敏感器在軌測試184

9.1引言184

9.2長時間星敏感器在軌姿態數據分析184

9.3星圖效果分析186

9.3.1星圖識別等功能分析186

9.3.2姿態運算分析與精度分析186

9.4衛星機動實驗190

9.4.1衛星機動過程實驗191

9.4.2衛星機動過程中動態星圖處理方法研究192

9.4.3真實在軌星圖分析和處理結果198

9.4.4星敏感器高動態跟蹤算法研究及高動態性能地面驗證實驗204

9.5微型星敏感器在軌評估軟體206

9.6高精度高動態星敏感器套用情況207

9.7本章小結208

第10章納型星敏感器及其在軌測試209

10.1引言209

10.2微納衛星209

10.2.1微納衛星概念和特點209

10.2.2微納衛星姿態控制實現方法210

10.2.3星敏感器在微納衛星中的作用211

10.3微納星敏感器212

10.3.1微納星敏感器的發展212

10.3.2納型星敏感器總體設計214

10.3.3納型星敏感器總體技術指標215

10.3.4納型星敏感器地面測試215

10.4納型星敏感器在軌套用218

10.4.1衛星姿態與角速率確定方法219

10.4.2衛星指向確定方法220

10.5本章小結222

展望223

參考文獻225"