星敏感器的作用与工作原理

星敏感器的作用与工作原理

星敏感器（Star Tracker）是一种以恒星为参考源的姿态测量设备，是目前精密度最高且随时间产生的误差最小的航天器定姿工具。

恒星敏感器(Star Tracker)又称为星跟踪器，是一种以恒星为参考源的姿态测量设备。因为恒星看起来极小，通常以毫秒或者角秒作为单位，最大值也仅为0.05角秒，因此星敏感器提供的姿态数据信息一般为角秒量级，是目前精密度最高且随时间产生的误差最小的航天器定姿工具。因具备自主性好、被动测量隐蔽性好、抗电磁干扰能力强、定姿定向精度高、误差不随时间累积等优势，而成为卫星、导弹、舰船和飞机等平台姿轨控系统不可缺少的姿态测量设备之一。

星敏的工作原理：

星敏感器是集光学、机械、电子等技术于一体的姿态测量仪器，其本身是一项非常复杂的系统工程。如图 下所示，星敏感器主要由遮光罩、光学镜头、图像传感器、成像电路、图像处理电路、电源和数据接口以及机壳组成，下面分别对各组成部分的功能进行简要介绍：
(1)遮光罩：消除杂散光，避免其对星敏感器的成像质量造成影响；
(2)光学镜头：将恒星星光映射到图像传感器的靶面上；
(3)图像传感器：实现光信号到电信号的转换；
(4)成像电路：实现图像传感器的成像驱动和时序控制；
(5)图像处理电路：实现星敏感器图像和数据的处理；
(6)电源和数据接口：实现星敏感器的稳定供电和数据通讯。

星敏感器从工作原理上主要分为成像系统和图像处理系统两部分。星敏感器首先利用光学镜头和图像传感器对恒星成像，经过星点提取和质心定位得到星点在图像传感器靶面上的位置和亮度信息，然后通过星图识别获得星点在星表中对应的恒星，最后根据识别结果通过姿态解算得到星敏感器的三轴姿态，为载体控制系统提供姿态数据以实现载体的导航，其原理框图如下图所示。