杨 森 蒙 涛 马铁英

1.中国计量学院光学与电子科技学院，杭州310018

2.浙江大学微小卫星研究中心，杭州310027

星敏感器是空间飞行器中广泛使用的一种高精密空间姿态测量仪器，它通过探测天体中不同位置的恒星来获取运载体三轴姿态信息［1-2］。星敏感器提供的姿态信息的精度能达到角秒量级，因而成为导弹和航天器等空间姿态测量的首选设备。随着微小卫星技术的发展，老一代星敏感器因其体积大、质量重的特点不能满足新的要求，迫切需要研发新一代微型星敏感器。

星敏感器的探测灵敏度、探测视场的大小与星敏感器镜头的各项参数紧密相关。在图像传感器确定的情况下，镜头的焦距越小，有效通光口径越大，星敏感器探测到的恒星数目越多。王晓东［3］、李杰［4］和刘金国［5］等推导了星等探测灵敏度数学评估模型，分析了影响探测能力的因素，为APS星敏感器的研究打下基础。但实例分析中提供的参数不够详细，也没有进行试验验证。本文建立并优化了星等探测灵敏度模型，对星敏感器的镜头参数进行了分析，优化了镜头参数并进行了实验验证，旨在探索在图像传感器确定的条件下，通过优化镜头参数，使镜头选取微型化。

目前，世界上最小的星敏感器是由德国的柏林空间技术股份有限公司(Berlin Space Technologies GmbH，BST)在2011年研制的代号为ST-200的微型星敏感器，其尺寸仅为30 mm×30 mm×38.1 mm。国内研究与世界先进水平相比，还有很大差距。国内最小的星敏感器是由中科院光学精密机械研究所和佛山科学技术学院等研究机构共同设计的，其尺寸为80 mm×60 mm×110 mm。……