小視場輕型星敏感器在白天測星中的應用

賀 磊，張 平，劉效東，張補生，陳 巍

(國營第五五九廠，江蘇 無錫 214035)

引言

星敏感器是精度最高的姿態敏感器之一[1]，它通過探測天球上不同位置的恒星來確定飛行器在慣性坐標系的三軸姿態。在航天領域，大口徑寬視場星敏感器的應用已經較為成熟，其通過運用“多星矢量定位技術”可實現精確定位。而機載天文導航的應用則受到了一定的限制，這主要是因為在一定飛行高度內，受白天大氣散射和云層背景的影響，使白天觀測恒星十分困難，導致“多星矢量定位技術”在白天大氣層內根本無法使用[2]。然而小視場輕型星敏感器通過系統參數的匹配設計、優化，可在白天獲取恒星圖像。作者通過使用自主研發的小視場輕型星敏感器進行了白天觀星實驗，驗證了其可行性，為機載系統的進一步發展提供經驗。

1 星敏感器的白天觀星原理

為了使星敏感器在大氣層內白天可以探測恒星，我們必須對星敏感器進行專門設計。根據星光與大氣層的物理特性以及星敏感器的構造特點，可從如下兩方面考慮：

1) 利用恒星與天空背景的光譜特性差別，采用選擇探測器光譜特性和添加濾色鏡等方法，將星敏感器的工作波段限定在某個有利的區域，在保證星光能量損失不大的前提下盡量抑制背景，以便提高星光輻射的相對強度。圖1給出了晴天時天空背景光與G、K、M不同光譜類型恒星的光譜分布曲線，從圖中可以看出，晴天時天空背景光以短波……