李雄风，汪凯巍，白 剑，吕伟振



星敏感器APS装配标定系统

李雄风1，汪凯巍1，白 剑1，吕伟振2

( 1. 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，杭州 310027；2.北京控制工程研究所，北京 100190 )

星敏感器是一种精度达到角秒级的空间姿态测量装置，它的成像组件包括光学镜头和图像传感器(以CMOS APS为主流)。本文主要关注星敏感器APS的装配，从理论上推导了APS的空间位姿参量对计算观测矢量的影响，从而提出了一种在装配过程中控制及标定这些参量的方法并研制了相应的实物系统。测试数据表明，该系统对倾斜的两个分量的标定重复性误差分别为±1.05″和±1.09″，对滚转的标定重复性误差为±9.4″，对偏心的两个分量的标定重复性误差分别为±0.53 μm和±0.55 μm。

星敏感器；APS；标定；自准直仪；图像测量

0 引 言

星敏感器是以星空为运动参照系，以恒星为观测对象的高精度空间姿态测量装置。借助对星空中不同位置的恒星观测，星敏感器能够解算出自身相对于天球的旋转角，从而为各种航空航天飞行器提供准确的空间姿态信息，具有极大的应用价值[1]。与其他姿态测量装置，例如太阳敏感器、陀螺仪、磁力计等相比，星敏感器在高精度和无漂移上尤为杰出，它的姿态测量精度能够达到角秒级乃至亚角秒级[2-4]。

星敏感器相当于一个与微型计算机相连的电子相机[3-4]，它的成像组件包括前置的光学镜头和位于镜头后焦面处的图像传感器。图像传感器的选用目前以CMOS APS为主流。星敏感器的姿态解算过程可以分解为多个步骤，其中的任何一个步骤都有可能在姿态解算的结果中引入误差。……