[發明專利]一種面陣APS數字太陽敏感器的精度補償方法

有效

• 申請號: 201110259209.6
• 申請日: 2011-09-05
• 公開（公告）號: CN102435204A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 黎雯洋;張高飛;尤政;邢飛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術領域

本發明涉及航天器姿態控制測量系統中的姿態敏感器技術，具體涉及一種面陣APS數字太陽敏感器的精度補償方法。

背景技術

太陽敏感器是以太陽光為參照，計算太陽與衛星某一軸的夾角，進而確定衛星的姿態，屬于衛星姿態控制敏感器的一種。太陽敏感器有0-1式太陽敏感器，模擬式太陽敏感器和數字式太陽敏感器，而數字式按器件分為CCD(電磁耦合器件)數字太陽敏感器和APS(主動像元探測器)數字太陽敏感器，按器件維度可分為線陣式和面陣式。目前，最新產品為面陣的APS數字太陽敏感器能測量兩軸太陽角，具有精度高，視場大，體積小，功耗小等特點。

面陣APS數字太陽敏感器是計算不同角度下入射的太陽光透過小孔陣列式光線引入器在圖像探測器表面的形成太陽光斑圖像與中心的兩坐標軸的距離，從而得到兩軸姿態角。由于圖像探測器表面存在保護玻璃，而玻璃的折射，會導致一軸的入射角度相同情況下的坐標值隨著另一軸的入射角度變化而變化。對大角度的影響尤為明顯，像素最大誤差達10個像素以上，角度誤差達2°～3°。另外，APS數字太陽敏感器靠標定擬合以達到高精度的要求，但是在標定安裝時，不可避免地會產生圖像探測器與太陽模擬器光軸的旋轉和偏轉等誤差，從而造成精度誤差。

中國專利號：200610103797.3，名稱：高精度APS數字太陽敏感器，該專利提出了一種APS數字太陽敏感器的研制方法，其中涉及姿態角度計算，對標定安裝誤差以及加工誤差等建模做了補償，其不足之處在于該方法沒能對折射引起的誤差進行較好的校正和補償，對于面陣APS數字太陽敏感器來說，并不能達到高精度的要求。

中國專利號：200810057353.X，名稱：APS太陽敏感器的信息處理方法，該專利敘述了數字太陽敏感器的信息處理流程和方法，并涉及大角度的姿態角度補償方法，采用角度分段線性插值的方法做補償，同樣沒能很好的修正折射引起的誤差，也不能達到高精度的要求。

發明內容

本發明的目的提供一種面陣APS數字太陽敏感器的精度補償方法，其特征在于，包括步驟如下：

(1)對太陽敏感器計算輸出的坐標值做一次旋轉校正；

第一步，通過二維視場的太陽角度數據標定，計算出平均旋轉角度首先求旋轉角度ε_yi：

1)采用轉臺的α角為0°，β角不為0°時的兩軸坐標值計算旋轉角度，計算公式為：

ϵyi=arctan(x1iz1i),]]>

式中，ε_yi為旋轉角度，x_1i為太陽敏感器圖像處理芯片計算出的α角坐標值，z_1i為太陽敏感器圖像處理芯片計算出的β角坐標值，其中，α，β為太陽敏感器輸出的兩軸姿態角；

2)或采用轉臺的β角為0°，α角不為0°時兩軸坐標值計算旋轉角度，計算公式為：

ϵyi=arctan(z1ix1i);]]>

然后，通過取N個不同的β角計算得到N個ε_yi再求平均值得到平均旋轉角度，即：