[发明专利]APS太阳敏感器可识别多孔掩膜板

说明书

技术领域

本发明属于光学成像姿态敏感器领域，尤其适用于太阳敏感器的可识别多 孔掩膜板。

背景技术

随着成像探测器件以及处理器技术的快速进步，航天器用太阳敏感器逐渐 由编码式、模拟式向成像式发展，APS太阳敏感器就是一种有别于传统编码式 太阳敏感器的大视场、高精度成像式太阳敏感器。

可识别性多孔掩膜板是APS成像式太阳敏感器光线引入器，其主要功能是 将太阳成像于光敏器件的表面。月球巡视器在着陆阶段及在月面运动过程中， 月尘对光学敏感器的正常工作构成极大威胁，可识别性多孔掩膜板通过在掩膜 板上不同区域的标识孔位，将掩膜板分成若干特定区域，使APS成像式太阳敏 感器具备受到月尘等污染的状态下仍能快速识别成像孔区域及识别被堵小孔， 在后续的算法中将被堵住的数据通过周围小孔的相关坐标获得，剔除被堵小孔 点的数据从而保持敏感器的高精度和可靠性。利用光线引入器特征独立的孔阵 识别尘埃对光学成像式太阳敏感器的影响并消除这种影响保持敏感器的高精度 和可靠性，对控制系统实现高定姿精度具有重要价值。

APS成像式太阳敏感器本身是一项全新的成像式姿态敏感器，查阅有关文 献，美国、欧洲都在利用APS图像敏感器研制太阳敏感器，但光线引入器的掩 膜板所采用多孔阵列均不具备识别功能。

专利申请号为200610103797.3、200710100150.X。高精度APS太阳敏 感器、太阳敏感器的复合光学系统及其实现方法当中介绍了一种3X3等间距阵 列膜板，阵列中小孔被污染的判定通过依次读取所有像元坐标，两两减法运算， 并累计读取光斑个数与阵列孔数比较进行识别，识别过程复杂，不适于工程应 用。

C.C.Liebe，S.Mobasser：MEMS besed Sun Sensor，Aerospace Conference，2001，IEEE Proceedings，Volame：3，2001，Page(s)：1565-1572。文 献中所描述的基于MEMS技术的APS太阳敏感器的掩模板为等间距多孔阵列， 当成像小孔被污染时，识别过程复杂，同样不适于工程应用。

《光学技术》2006年3月第32卷第2期，“小孔阵列式太阳敏感器的光 学系统设计”一文中涉及的可识别掩膜板成像小孔同样为等间距多孔阵列，仅 是理论上的研究成果，当成像小孔被污染时，识别过程复杂，同样不适于工程 应用。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种APS太阳敏 感器可识别多孔掩膜板，该掩膜板能够解决成像小孔在月尘环境下，成像小孔 被堵住时的快速识别问题，适于工程应用。

本发明的技术解决方案是：APS太阳敏感器可识别多孔掩膜板，其特征在 于：所述的掩膜板包括玻璃基板及镀膜层，玻璃基板下表面镀膜，玻璃基板镀 膜面上光刻至少3个成像小孔，任意两个成像小孔之间x方向距离、y方向距 离中至少一个方向距离差异不小于20个像素，成像小孔方形区域边界边长不 超过d单位mm，d＝L-2htanα；

其中，L为APS太阳敏感器中的图像传感器有效像平面边长；

h为掩膜板到所述的图像传感器像平面的距离；

α为APS太阳敏感器的视场角。

所述的成像小孔在x方向每行只有一个。

所述的成像小孔孔径满足孔径线性方向覆盖3至5个像元，并且所成图像 仅有一个会聚亮斑。

所述镀膜的膜层结构为层叠式结构，镀膜膜层为低反射率铬膜。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明利用区域独立孔阵(即成像小孔采用不均匀分布的方式，任意 两个成像小孔之间距离的特征是独立的)对受污染成像孔进行快速识别问题， 使得卫星上的APS成像式太阳敏感器在月球着陆及在月面运动过程中处于月 尘环境时仍能有效工作并保持高的精度，不仅具备重要的科学价值，更重要的 是有效地解决了CE-3月球巡视器APS太阳敏感器抗月尘问题。

(2)根据图像传感器的图像是逐行访问的特点，本发明成像小孔的孔阵每 行可以只排布一个，这样保证在像平面扫描的任意时刻，扫描的成像小孔是唯 一的，便于快速识别；并且能够减小硬件资源，降低功耗、提高了APS太阳敏 感器的数据更新率。