低轨道航天器的可见光成像式自主导航敏感器系统

摘要

本发明提供一种低轨道航天器的可见光成像式自主导航敏感器系统，其包括光学测量成像组件、探测器焦平面组件、惯性测量组件、信息处理与误差校正处理单元组件；其中所述的光学测量成像组件包括成像镜头，恒星成像的折转反射镜和地球成像折转反射镜。其主要解决低轨道航天器不依赖于卫星导航系统的三轴姿态和轨道高度一体化高精度实时测量问题。其采用可见光探测谱段克服了现有技术紫外敏感器存在的紫外光学系统复杂和成本高的缺点，通过采用透过率区域变化滤光片解决了恒星和地球亮度巨大差异带来的大动态范围探测问题，采用光学和惯性测量组合一体化设计可以减小尺寸重量和功耗，多敏感器信息处理与误差校正处理可以节约资源，发挥信息融合的优势。

主权项

一种低轨道航天器的可见光成像式自主导航敏感器系统，其特征在于其包括光学测量成像组件、探测器焦平面组件、MEMS惯性测量组件、信息处理与误差校正处理单元组件，所述的光学测量成像组件包括成像镜头，恒星成像的折转反射镜和地球成像折转反射镜；所述的探测器焦平面组件的探测器的光敏面安装在光学测量成像组件的成像面上，探测器焦平面组件固定在敏感器系统的支撑结构上；所述的MEMS惯性测量组件则包括3个正交安装的MEMS陀螺和3个正交安装的MEMS加速度计，光学测量坐标系的每个轴方向分别平行于3个正交安装的MEMS陀螺和3个正交安装的MEMS加速度计；所述的信息处理与误差校正处理单元组件是采用信息处理器对星敏感器和可见光静态成像式地球敏感器信息进行处理，然后将星敏感器测量信息用于MEMS陀螺的零漂移校正，最后由标准数据通讯接口输出近实时高精度三轴姿态信息和轨道高度信息；所述低轨道航天器的可见光成像式自主导航敏感器系统中的星敏感器和可见光静态成像式地球敏感器通过采用透过率区域变化滤光片共用所述的光学测量成像组件和探测器焦平面组件，所述的透过率区域变化滤光片紧靠探测器窗口安装，探测器视场分割使用，边缘区域为可见光静态成像式地球敏感器使用，用来对地球成像，中心区域为星敏感器使用，用来对恒星成像，所述的星敏感器通过对恒星成像提取与标准星图库匹配得到其光轴相对于惯性空间的指向矢量；所述的可见光静态成像式地球敏感器通过对地球成像提取地球中心矢量；上述星敏感器和可见光静态成像式地球敏感器都拥有共同的像面坐标系，其Z轴沿光轴指向地球方向，其X轴和Y轴分别与探测器阵列的行和列方向一致。