國外星敏感器現(xiàn)狀
外星敏感器研究及應(yīng)用已有近50年的時間。到目前為止，至少有三代產(chǎn)品在航天器上得到應(yīng)用。第一代為星跟蹤器，多采用光電倍增管之類光電元件作為敏感元件；第二代為星圖儀式星敏感器，采用電荷耦合器CCD作為敏感元件，以中低性能的CPU為處理器，采用局部天區(qū)恒星識別算法；第三代星敏感器相對于第二代的主要進步在于采用了高分辨率成像元件和高性能處理器，提高了姿態(tài)確定精度和數(shù)據(jù)處理速度，增加了自主全天恒星識別功能，同時敏感器的體積、質(zhì)量和功耗也有大幅度降低。表1為國外部分星敏感器指標(biāo)
表1 國外部分星敏感器指標(biāo)
20世紀(jì)90年代初，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和CMOS加工工藝技術(shù)的日趨成熟，出現(xiàn)了采用CMOS工藝的動態(tài)像元星敏感器APS。目前歐美一些機構(gòu)已率先開始采用APS作為探測元件，研制體積更小、功耗更低的星敏感器。歐空局的小衛(wèi)星姿態(tài)敏感器項目就是為了促進和試驗小型化姿態(tài)敏感器的一些新項目，其中采用了512×512動態(tài)像元敏感器（APS）、高集成度多芯片模塊（MCM）電路等。其試驗?zāi)Ｐ蛢H重270g，體積約為62mm×53mm×53mm（未計及蓋子和處理器部件），功耗2.4w（帶處理器時增加到5w）。實驗證實，該星跟蹤器當(dāng)更新速率為10Hz時，在20°×20°視場中對5等星的測量精度和噪聲等效角都優(yōu)于1“（2?）。
這類新型星敏感器正代表了現(xiàn)代星敏感器不斷小型化、輕型化、低功耗、高實時性的發(fā)展趨勢，特別是在減少體積、重量、功耗方面，有了重大飛躍。20世紀(jì)70年代，美國最早將星敏感器應(yīng)用于航天器上。1989年，蘇聯(lián)將其用在和平號空間站上。聯(lián)邦德國、法國和日本也先后使用星敏感器測量航天器姿態(tài)。接下來詳細(xì)介紹一下基于CCD 圖像傳感器和基于CMOS APS的星敏感器現(xiàn)狀。