[發明專利]紫外導航敏感器

有效

• 申請號: 200810057352.5
• 申請日: 2008-01-31
• 公開（公告）號: CN101236092A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 王立;盧欣;尉志軍;龔德鑄;劉魯
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24;G05D1/08;B64G1/36
• 代理公司: 中國航天科技專利中心
• 代理人: 安麗

1、紫外導航敏感器，其特征在于：所述的紫外導航敏感器采用具有兩個譜段的光學系統對不同目標成像到同一光電探測器靶面各自獨立區域，所述的光學系統分為兩個獨立視場通道分別對地球、恒星進行成像；光電探測器將地球、恒星圖像轉換成模擬信號輸出；電路系統對所述的模擬信號進行采樣、提取及轉換后得到數字圖像；最后圖像與姿態計算單元分別對紫外地球圖像信息與可見光恒星圖像信息進行處理，通過計算得到衛星導航需要的地心矢量、軌道高度與慣性姿態。

2、根據權利要求1所述的紫外導航敏感器，其特征在于：所述的光學系統包括斜裝反射鏡(1)、平面反射鏡(2)、N面錐反射鏡(3)、N個濾光鏡(4)、組合球透鏡(5)、二元光學器件(6)、光纖組合面板(7)；所述的光纖組合面板(7)為曲面，由環形視場光纖面板(31)和中心視場光纖面板(32)組成，中心視場光纖面板(32)置于環形視場光纖面板(31)中并保持同心，中心視場光纖面板(32)的曲面低于環形視場光纖面板(31)的曲面；環形視場的光線經濾光鏡(4)濾光后射入N面錐反射鏡(3)，入射光線由N面錐反射鏡(3)反射至平面反射鏡(2)，再由平面反射鏡(2)反射進入組合球透鏡(5)成像，該成像經環形視場光纖面板(31)展平后進入光電探測器進行光電轉換；中心視場的光線經斜裝反射鏡(1)反射后直接進入組合球透鏡(5)成像，該成像經中心視場光纖面板(32)展平后進入光電探測器進行光電轉換；所述的N為4～10的自然數。

3、根據權利要求1所述的紫外導航敏感器，其特征在于：所述的圖像與姿態計算單元對紫外地球圖像信息的處理流程為：對地球圖像進行亮度分析，對滿足要求的圖像進行外地球邊緣點提取，根據邊緣點性質進行真邊緣點的確定，最后利用最小二乘法進行地心矢量、軌道高度的擬合運算和姿態計算。

4、根據權利要求1所述的紫外導航敏感器，其特征在于：所述的圖像與姿態計算單元對可見光恒星圖像信息的處理流程為：對恒星星圖進行圖像預處理，然后進行星點坐標提取，根據星點提取的坐標值按照星點亮度進行質心序列排序，再進行星圖識別，從最亮星開始計算視場內對應角距，按照多星間角距大小對星圖進行識別，最后利用多星進行三軸慣性姿態角的最優估計。

5、根據權利要求1或3或4所述的紫外導航敏感器，其特征在于：所述的圖像與姿態計算單元具有對正常成像模式與binning模式兩種成像模式兼容的處理能力，其中binning模式輸出像元合并后圖像，信息處理通過星點角距放大、誤差容限放大方式實現了binning模式下使用正常模式同一星表與算法的星圖識別；通過位置反算實現了標定數據的使用。

6、根據權利要求1所述的紫外導航敏感器，其特征在于：所述紫外導航敏感器的電路系統包括頭部電路、數字處理電路；所述的頭部電路具有積分時間調節、增益調節以及像元合并binning模式設置能力；頭部電路包括時序控制電路、驅動電路、光電探測器電路、視頻處理電路，時序控制電路產生需要的時序和控制光電探測器的積分時間，并為視頻處理電路提供控制時序；驅動電路接收時序電路產生的時序，功率驅動光電探測器工作；光電探測器電路接受驅動時序的驅動，對地球、恒星圖像轉換輸出模擬視頻信號；視頻處理電路對模擬圖像信號進行差分去直流、兩次放大、雙相關采樣CDS、增益變換、閾值控制，經過AD轉換變換成數字圖像信號，再轉換成便于傳輸的差分信號，存入數字處理電路的圖像存儲器中，供數據處理電路進行處理、計算；

所述的數字處理電路包括DSP、FPGA、EEPROM、SROM、PROM、通訊接口，其中EEPROM放置星表與標定數據，DSP處理器按照PROM中固化的圖像處理與姿態計算算法程序對頭部電路輸入的數字圖像進行處理，最后將處理結果經通訊接口輸出給導航計算機。

7、根據權利要求1或2所述的紫外導航敏感器，其特征在于：所述紫外導航敏感器的光學系統還包括中心視場遮光罩(9)、環形視場遮光罩(10)，中心視場遮光罩(9)與斜裝反射鏡(1)固聯防止雜光入射，環形視場遮光罩(1O)與N面錐反射鏡(3)固聯防止雜光入射。

8、根據權利要求1或2所述的紫外導航敏感器，其特征在于：所述紫外導航敏感器的光學系統還包括N個子視場隔離板(11)，每個子視場隔離板(11)分別對應N面錐反射鏡(3)的每個棱面，所述的N為4～10的自然數。