一种提高APS星敏感器灵敏度的方法

摘要

一种提高APS星敏感器灵敏度的方法，所述星敏感器采用基于CMOS工艺的APS芯片作为图像传感器，步骤：(1)根据恒星的光信号在APS星敏感器中的光电转换传递路径，建立基于光学系统、APS工作电路的星点辐射能量传递模型，确定APS图像传感器的量子效率、填充因子、积分时间，确定光学系统的通光孔径、透过率、中心波长，并选择满足要求的光学系统；(2)利用上述量子效率、填充因子，选择APS图像传感器，并根据积分时间，确定APS图像传感器的驱动时序；(3)根据建立的基于光学系统、APS工作电路的星点辐射能量传递模型中的电源及电路噪声的要求，设计APS工作电路；(4)对恒星进行成像，并提取恒星坐标，并最终输出APS星敏感器相对于惯性空间的姿态。

主权项

一种提高APS星敏感器灵敏度的方法，所述星敏感器采用基于CMOS工艺的APS芯片作为图像传感器，特征在于包括下列步骤：(1)根据恒星的光信号在APS星敏感器中的光电转换传递路径，建立基于光学系统、APS工作电路的星点辐射能量传递模型，确定APS图像传感器的量子效率、填充因子、积分时间，确定光学系统的通光孔径、透过率、中心波长，并选择满足要求的光学系统；所述的基于光学系统、APS工作电路的星点辐射能量传递模型为：εAPS≥εm其中，εAPS为恒星通过光学系统到达到探测器像面像素上的能量： ϵ APS = ( H · η · π D 2 4 · T M ) l × l εm为星点正常提取所需星光信号最小能量： ϵ m = k × ( N dark · T M + N rms + N temp ) · 10 3 CF cv · QE · hc λ H为APS星敏感器敏感的最暗星在地面的功率密度，单位W/mm2；η为光学系统的透过率；D为光学系统的通光孔径，单位mm；λ为中心波长单位m；TM为APS图像传感器的积分时间，单位s；Nrms为电源及电路的噪声，单位mV；Ndark为APS图像传感器暗电流噪声，单位mV/s；Ntemp为APS图像传感器的短周期噪声，单位mV；CFcv为APS图像传感器的电荷到电压的转换因子，单位μV/e‑；QE为APS图像传感器的量子效率和填充因子乘积；h为普朗克常数、c为光速，k为星图星点提取的临界信噪比，l×l为星点扩散像素面积，无量纲；(2)利用步骤(1)中确定的APS图像传感器的量子效率、填充因子，选择APS图像传感器，并根据步骤(1)中确定的APS图像传感器的积分时间，确定APS图像传感器的驱动时序；(3)根据步骤(1)中建立的基于光学系统、APS工作电路的星点辐射能量传递模型中的电源及电路噪声的要求，设计APS工作电路；(4)按照APS星敏感器的工作原理，利用上述确定的光学系统、APS图像传感器及其驱动时序以及APS工作电路对恒星进行成像，并提取恒星坐标，并最终输出APS星敏感器相对于惯性空间的姿态。