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太陽敏感器原理與技術(shù)發(fā)展淺析

發(fā)布時(shí)間:2008/5/29 0:00:00 訪問次數(shù):759

何麗，胡以華

一、概述
太陽敏感器是在航空領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的一類敏感器，所有的衛(wèi)星上都配備有太陽敏感器。太陽敏感器通過測量太陽相對(duì)衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的位置來確定衛(wèi)星的姿態(tài)。選擇太陽作為參考目標(biāo)是因?yàn)樘栆曉趫A盤的角半徑幾乎和航天器軌道無關(guān)并且很小，因此，對(duì)大多數(shù)應(yīng)用而言，可以把太陽近似看作點(diǎn)光源。這樣就簡化了敏感器設(shè)計(jì)和姿態(tài)確定算法。并且，太陽的高亮度、高信噪比使得檢測比較容易實(shí)現(xiàn)[1]。
太陽敏感器除了能夠?yàn)樾l(wèi)星提供姿態(tài)信息以外，還可以用來保護(hù)靈敏度很高的儀器，如星敏感器。
二、太陽敏感器的構(gòu)成
太陽敏感器的構(gòu)成主要包括三個(gè)方面：光學(xué)頭部、傳感器部分和信號(hào)處理部分[2]。光學(xué)頭部可以采用狹縫、小孔、透鏡、棱鏡等方式；傳感器部分可以采用光電池、cmos器件、碼盤、光柵、光電二極管、線陣ccd、面陣ccd、aps、smart等各種器件；信號(hào)處理部分方案可采用分離電子元器件、單片機(jī)、可編程邏輯器件等。

三、各種太陽敏感器工作原理與特點(diǎn)
太陽敏感器按照其工作的方式可以分成“0-1”式、模擬式和數(shù)字式幾種。
1、“0-1”式太陽敏感器
“0-1” 式太陽敏感器又稱太陽發(fā)現(xiàn)探測器，即只要有太陽就能產(chǎn)生輸出信號(hào)，可以用來保護(hù)儀器，使航天器或?qū)嶒?yàn)儀器定位。它的結(jié)構(gòu)也比較簡單，敏感器上面開一個(gè)狹縫，底面貼光電池，當(dāng)衛(wèi)星搜索太陽時(shí)，一旦太陽進(jìn)入該探測器視場內(nèi)，則光電池就產(chǎn)生一個(gè)階躍響應(yīng)，說明發(fā)現(xiàn)了太陽。持續(xù)的階躍信號(hào)指示太陽位于敏感器視場內(nèi)。
一般來說，衛(wèi)星的粗定姿是由“0-1”式的太陽敏感器來完成的，主要用來捕獲太陽，判斷太陽是否出現(xiàn)在視場中�！�0-1”式的太陽敏感器要能夠全天球覆蓋，且所有敏感器同時(shí)工作。這種敏感器雖然實(shí)現(xiàn)起來比較簡單，但是比較容易受到外來光源的干擾。例如，此球反射的太陽光信號(hào)、太陽帆板反射的太陽光等都容易對(duì)這種敏感器形成干擾。因此，敏感器的濾波器能夠?yàn)V掉偶爾出現(xiàn)的電脈沖。
2、模擬式太陽敏感器
模擬式太陽敏感器又稱為余弦檢測器，常使用光電池作為其傳感器件，它的輸出信號(hào)強(qiáng)度與太陽光的入射角度有關(guān)，其關(guān)系式為
（1）
其中，i 何麗，胡以華

一、概述
太陽敏感器是在航空領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的一類敏感器，所有的衛(wèi)星上都配備有太陽敏感器。太陽敏感器通過測量太陽相對(duì)衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的位置來確定衛(wèi)星的姿態(tài)。選擇太陽作為參考目標(biāo)是因?yàn)樘栆曉趫A盤的角半徑幾乎和航天器軌道無關(guān)并且很小，因此，對(duì)大多數(shù)應(yīng)用而言，可以把太陽近似看作點(diǎn)光源。這樣就簡化了敏感器設(shè)計(jì)和姿態(tài)確定算法。并且，太陽的高亮度、高信噪比使得檢測比較容易實(shí)現(xiàn)[1]。
太陽敏感器除了能夠?yàn)樾l(wèi)星提供姿態(tài)信息以外，還可以用來保護(hù)靈敏度很高的儀器，如星敏感器。
二、太陽敏感器的構(gòu)成
太陽敏感器的構(gòu)成主要包括三個(gè)方面：光學(xué)頭部、傳感器部分和信號(hào)處理部分[2]。光學(xué)頭部可以采用狹縫、小孔、透鏡、棱鏡等方式；傳感器部分可以采用光電池、cmos器件、碼盤、光柵、光電二極管、線陣ccd、面陣ccd、aps、smart等各種器件；信號(hào)處理部分方案可采用分離電子元器件、單片機(jī)、可編程邏輯器件等。

三、各種太陽敏感器工作原理與特點(diǎn)
太陽敏感器按照其工作的方式可以分成“0-1”式、模擬式和數(shù)字式幾種。
1、“0-1”式太陽敏感器
“0-1” 式太陽敏感器又稱太陽發(fā)現(xiàn)探測器，即只要有太陽就能產(chǎn)生輸出信號(hào)，可以用來保護(hù)儀器，使航天器或?qū)嶒?yàn)儀器定位。它的結(jié)構(gòu)也比較簡單，敏感器上面開一個(gè)狹縫，底面貼光電池，當(dāng)衛(wèi)星搜索太陽時(shí)，一旦太陽進(jìn)入該探測器視場內(nèi)，則光電池就產(chǎn)生一個(gè)階躍響應(yīng)，說明發(fā)現(xiàn)了太陽。持續(xù)的階躍信號(hào)指示太陽位于敏感器視場內(nèi)。
一般來說，衛(wèi)星的粗定姿是由“0-1”式的太陽敏感器來完成的，主要用來捕獲太陽，判斷太陽是否出現(xiàn)在視場中�！�0-1”式的太陽敏感器要能夠全天球覆蓋，且所有敏感器同時(shí)工作。這種敏感器雖然實(shí)現(xiàn)起來比較簡單，但是比較容易受到外來光源的干擾。例如，此球反射的太陽光信號(hào)、太陽帆板反射的太陽光等都容易對(duì)這種敏感器形成干擾。因此，敏感器的濾波器能夠?yàn)V掉偶爾出現(xiàn)的電脈沖。
2、模擬式太陽敏感器
模擬式太陽敏感器又稱為余弦檢測器，常使用光電池作為其傳感器件，它的輸出信號(hào)強(qiáng)度與太陽光的入射角度有關(guān)，其關(guān)系式為
（1）
其中，i
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相關(guān)IC型號(hào)
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