丁亚雪 王磊

【摘要】对三视场星敏感器的软、硬件进行了研究。本设计采用FPGA+ DSP的构架模式，完成整个系统的资源调度、时序控制、质心提取，及星点信息融合。本文针对多天体星空观测的需求及其特殊性，阐述三视场卫星姿态确定的数据处理单元及软件设计方案。

【关键词】多视场；DSP+FPGA；星敏感器；数据单元；软件方案

1.引言

星敏感器是一种高精度、高可靠性的姿态测量部件，是卫星姿态轨道控制系统的重要组成部分。随着航天技术的发展，对卫星姿态及导航精度的要求也在不断提高，传统的单视场、小视场、大功耗的星敏感器已经不能满足卫星多任務、高精度、高可靠性的要求，而逐渐向多视场、低功耗、抗辐射及微型化发展。本设计对三视场、小型化、高精度星敏感器进行研究。

2.三视场星敏感器工作原理

本设计在单视场星敏感器工作的基础上，将单视场扩展为三视场。三视场星敏感器通对恒星、地球、月球图像的采集、处理及各路图像信息融合，最后输出卫星的姿态和在空间中的位置信息。三视场星敏感器是在软硬件结合的基础上通过图像采集单元、图像处理单元及位置和姿态计算单元实现卫星的姿态调整和空间定位的。

2.1 单视场星敏感器的工作原理

恒星图像通过光学系统成像在CCD（或CMOS）光敏面上，信号检测线路将恒星光能转换成模拟信号，模拟信号处理单元对其进行放大、滤波、整形等处理后，由模数转换单元对其进行模数转换和数据采集，数据处理单元对数字化后的星图进行处理，星识别软件对星图中的星按匹配方法构造匹配模式，与导航星库中的已有模式进行匹配、处理，形成观测星与导航星的唯一匹配星对。……