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星敏感器是以恒星為(wei) 參照係，以星空為(wei) 工作對象的高精度空間姿態測量裝置，通過探測天球上不同位置的恒星並進行解算，為(wei) 衛星、宇航飛船等航空航天飛行器提供準確的空間方位和基準，並且和慣性陀螺一樣都具有自主導航能力，具有重要的應用價(jia) 值。
星敏感器工作原理為(wei) ：圖像傳(chuan) 感器拍攝當前視場範圍內(nei) 的星空圖象，圖像經信號處理，提取星體(ti) 在觀測視場中的位置（和亮度）信息，並由星圖識別算法在導航星庫中找到觀測星的對應匹配，用這些匹配星對計算出星敏感器的三軸姿態。
星敏感器總體(ti) 結構包括：光學係統、CMOS圖像電路、FPGA處理電路、DSP數據處理電路、機械結構等部分。圖像鏡頭中，成像在CMOS圖像傳(chuan) 感器的焦平麵上。FPGA中驅動電路對CMOS發出時序控製信號，CMOS正常工作後，讀取圖像數據，預處理讀取的圖像數據，包括數據位的轉換和實時的星點細分定位。將所得的星點位置和亮度信息傳(chuan) 輸給數字信號處理器（DSP）進行星圖識別和星體(ti) 目標跟蹤，最後輸出姿態信息。
星敏感器通常包含全天球識別工作模式和星跟蹤工作模式。在全天球工作模式下，星敏感器通過光學鏡頭在視場範圍內(nei) 拍攝得到星圖，經過星點質心定位、星圖識別和姿態解算等步驟之後，直接輸出姿態信息。在星跟蹤模式下，星敏感器利用先驗姿態信息，進入星跟蹤算法模塊，通過局部的星點質心定位和識別最終解算出當前姿態信息。
截止到目前為(wei) 止，研究人員已經研製出很多不同類型的星敏感器產(chan) 品並且成功應用。在研究過程中，研究人員發現通過采用多視場的星敏感器設計方法，可以在不改變探測星等的情況下減小視場，保證星敏感器的姿態測量精度。
現如今，天文自主導航已經成為(wei) 航天器技術中重要的領域，也是未來發展的主要趨勢。作為(wei) 高精度的姿態測量儀(yi) 器，星敏感器必然有良好的發展和應用前景。
本文由石家莊槁城區興(xing) 安鎮中學高級教師崔會(hui) 欣進行科學性把關(guan) 。
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聯合出品
作者： 尹茹
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