[发明专利]基于莫尔条纹的单轴数字式太阳敏感器

说明书

技术领域

本发明属于航天器上姿态测量控制系统中的姿态敏感器技术领域，具体涉及一种基于莫尔条纹的单轴数字式太阳敏感器。

背景技术

太阳敏感器是以太阳为基准方位，测量太阳视线与卫星等航天器某一体轴或坐标平面之间夹角的一种姿态敏感器，主要有模拟式、出现式和数字式三种类型。近年来随着航天任务对航天器相对于太阳的姿态测量精度和测量可靠性的要求越来越高，数字式太阳敏感器以其视场大、精度高、寿命和可靠性等优势而得到广泛应用。数字式太阳敏感器可分为单轴和双轴数字式太阳敏感器，其中单轴数字式太阳敏感器常采用线阵列CCD加狭缝来实现对太阳方位角的测量，如图1所示，在单狭缝下很难做到高精度与大视场同时实现，而且抗干扰能力比较差，而多狭缝式太阳敏感器会带来视场区域如何区分的问题，随之带来的是算法复杂和计算时间增加的缺点，而且在太阳入射角度变大时，探测器探测到的太阳光能量也在下降，这也会影响到测量精度，同时，在太阳入射角变大时，光斑质心算法精度也在下降。

发明内容

为了解决现有采用线阵列CCD加狭缝测量太阳方位角的单轴数字式太阳敏感器存在的高精度与大视场无法同时实现、测量精度相对较低的问题，本发明提供一种高精度、大视场且抗干扰能力强的基于莫尔条纹的单轴数字式太阳敏感器。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

基于莫尔条纹的单轴数字式太阳敏感器，包括：

外壳；

设置在所述外壳内部的用于计算太阳方位角的信号处理单元和用于传输莫尔条纹图像的图像传感器，所述图像传感器与信号处理单元电连接；

均固定在所述外壳外部并分别与所述信号处理单元电连接的两个接口单元，所述两个接口单元中的一个用于传输太阳方位角，另一个用于给所述信号处理单元供电；

还包括设置在所述外壳内部且相互平行的两个光栅，所述两个光栅之间设置有环状垫片，所述环状垫片与两个光栅接触的边缘采用螺钉固定，两个光栅的节距相等，其中一个光栅的光栅面与所述图像传感器的工作面贴紧，两者的接触边缘通过螺钉固定并点胶。

所述两个光栅均采用美国邦纳光栅，为每毫米100线的黑白光栅，尺寸为20mm×20mm。

所述两个光栅之间的间距为0.5mm。

所述图像传感器采用Fillfactory公司的型号为STAR1000的图像传感器。

所述两个接口单元均为带有螺纹孔接口的接插件。

本发明的有益效果是：

1、莫尔条纹具有平均效应，因此该太阳敏感器抗干扰能力强，局部的杂光噪声和电子噪声都可以通过平均效应消除，还可以减小光栅栅距局部误差的作用；

2、当太阳入射角度变大时，图像传感器感应能量下降，但莫尔条纹最亮位置判定属于图像整体的判定，图像灰度下降对其没有影响；

3、由于莫尔条纹的平均效应，姿态角分辨率比传统的单轴数字式太阳敏感器高很多；

4、本发明的太阳敏感器能同时实现高精度与大视场需求，测量精度相对较高。

附图说明

图1为现有的采用线阵列CCD加狭缝测量太阳方位角的单轴数字式太阳敏感器的结构示意图；

图2为本发明的基于莫尔条纹的单轴数字式太阳敏感器的结构示意图；

图3为本发明的基于莫尔条纹的单轴数字式太阳敏感器的原理示意图；

图4为在图像传感器上投影的莫尔条纹的示意图。

图中：1、第一光栅，2、第二光栅，3、图像传感器，4、信号处理单元，5、接口单元，6、外壳。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。