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第1章 绪论1

1.1 航天应用中的姿态确定和控制系统1

1.2 星敏感器概述3

1.2.1 星敏感器的功能3

1.2.2 星敏感器的组成4

1.2.3 星敏感器的工作原理4

1.3 星敏感器技术的发展6

1.3.1 星敏感器技术的发展过程6

1.3.2 星敏感器研究现状7

第2章 星敏感器系统的关键技术9

2.1 星敏感器系统的主要技术指标9

2.1.1 视场（FOV）9

2.1.2 测量精度10

2.1.3 星等探测灵敏度11

2.1.4 星的可利用性和星表尺寸12

2.1.5 更新速率14

2.1.6 体积与质量14

2.2 星敏感器光学系统15

2.2.1 光学系统技术概述15

2.2.2 新一代星敏感器对光学系统的要求16

2.2.3 几种大视场光学系统结构形式17

2.3 图像传感器技术20

2.3.1 图像传感器技术概述20

2.3.2 大面阵CCD成像技术21

2.4 星敏感器系统设计中的参数关系33

2.4.1 像元阵列大小与视场角的关系33

2.4.2 图像传感器芯片尺寸与焦距的关系34

2.4.3 焦距、视场和孔径35

2.4.3 焦距对探测能力的影响36

2.4.5 中心波长和光谱范围的确定36

第3章 数字星像分析37

3.1 星光能量分析37

3.1.1 恒星辐射能量37

3.1.2 星等与辐射能量的关系38

3.1.3 恒星的光谱特征39

3.2 星光能量采集过程分析39

3.2.1 两种不同方案的图像特征39

3.2.3 星光能量的采集过程41

3.3 星光能量转换过程分析42

3.3.1 电荷积分采样过程42

3.3.2 电荷转移过程43

3.3.3 电荷检测过程43

3.3.4 视频处理过程44

3.4 数字星像仿真分析45

3.4.1 仿真参数分析45

3.4.2 数字星像仿真46

3.4.3 数字星像分析47

3.5 星点目标提取算法分析48

3.5.1 固定阈值法48

3.5.2 小波自适应阈值法49

3.5.3 星点目标连通性分析51

3.5.4 伪星剔除53

3.6 星等分析53

3.7 本章小结54

第4章 星敏感器探测能力55

4.1 星等探测灵敏度分析55

4.1.1 星点信噪比分析55

4.1.2 探测灵敏度计算56

4.1.3 星等探测范围分析59

4.2 星探测概率分析60

4.3 提高探测能力的方法62

4.4 本章小结63

第5章 星敏感器测量精度65

5.1 精度指标概述65

5.1.1 单星测量误差65

5.1.2 噪声等效角65

5.1.3 光轴指向精度66

5.2 影响测量精度的因素66

5.2.1 角分辨率因素66

5.2.2 星点数目因素67

5.2.3 随机误差因素67

5.3 内插细分算法精度分析69

5.3.1 内插细分算法概述69

5.3.2 双线性内插细分算法分析71

5.3.3 测量精度仿真分析73

5.3.4 静态仿真实验74

5.3.5 动态仿真实验75

5.3.6 精度与信噪比关系分析78

5.4 本章小节79

第6章 星敏感器系统设计实现81

6.1 系统设计概述81

6.1.1 系统构成81

6.1.2 功能简介81

6.2 光学系统设计82

6.2.1 主要技术指标要求82

6.2.2 光学设计结构选择82

6.3 光机结构设计84

6.3.1 结构概述84

6.3.2 光机结构的组成84

6.3.3 光学镜头的精度保证84

6.3.4 镜头的杂散光控制84

6.3.5 焦平面组件85

6.4 电子学系统设计85

6.4.1 星敏感器主体电控子系统85

6.4.2 星捕获处理电控子系统93

6.4.3 二次电源97

6.5 软件实现97

6.5.1 软件流程97

6.5.2 软件算法98

6.6 本章小结100

第7章 星敏感器性能测试与标定技术101

7.1 系统标定101

7.1.1 成像几何变换原理101

7.1.2 相机标定104

7.1.3 实施举例105

7.2 星点成像实验106

7.3 静态稳定度106

7.4 静态测角精度测试107

7.4.1 测试方法107

7.4.2 测试数据分析108

7.5 动态测量精度测试110

7.5.1 测试设备110

7.5.2 测试方法110

7.5.3 测试结果111

7.6 外场观星试验112

7.7 本章小结112

参考文献114