冯婕 崔益豪 李豫东 文林 郭旗

1) (中国科学院新疆理化技术研究所,乌鲁木齐 830011)

2) (新疆电子信息材料与器件重点实验室,乌鲁木齐 830011)

3) (中国科学院大学,北京 100049)

为分析恶劣空间辐射环境导致星敏感器性能退化、姿态测量精度降低的原因,深入研究了60Co-γ 射线辐射环境下互补金属氧化物半导体有源像素传感器(complementary metal oxide semiconductor active pixel sensor,CMOS APS)电离总剂量效应对星敏感器星图识别的影响机理.通过搭建外场观星试验系统,实际观测天顶和猎户座天区,经过星图数据采集、星点提取与星图识别等试验流程,获得60Co-γ 射线辐照后CMOS APS 噪声对星图背景灰度均值、识别星点数量的影响机理,并提出一种寻找被辐射噪声湮没星点的识别算法.通过理论推导分别建立了CMOS APS 暗电流噪声、暗信号非均匀性噪声和光响应非均匀性噪声与星点质心定位误差的定量关系.研究结果表明60Co-γ 射线辐照后星敏感器星图背景灰度均值增大、星点识别数量减少,CMOS APS 辐照后噪声增大导致星点质心定位误差增大,从而影响星敏感器的姿态定位精度,该研究结果为高精度星敏感器的设计和抗辐射加固提供一定的理论依据.

1 引言

星敏感器作为卫星姿轨控系统的重要组成部分,对发射阶段和在轨飞行时卫星的姿态控制有极为关键的作用[1].星敏感器首先通过拍摄星空星图,再进行星图预处理、星图识别和姿态计算,最后输出姿态角数据为卫星等航天飞行器进行自主导航.星敏感器的核心组成部分是成……