太阳敏感器原理与技术发展浅析

越长。目前CCD太阳敏感器已经在国外广泛使用。

1、俄罗斯

俄罗斯地球物理协会研制开发太阳敏感器已经有四十年的历史，图2所示为其研制的一款CCD太阳敏感器，其主要技术指标为^{[3]0.28kg；尺寸：70mm×70mm×50mm；视场：92°×92°；测角误差均方根值：12"；功耗：0.6W。}：质量：

2、意大利

意大利伽利略公司研制的使用2048元长线列探测器的太阳敏感器（图3）在ITALSA-I中获得了良好的效果，其主要技术指标为^{[3]170mm×94mm×85mm；电子学尺寸为：204mm×152mm×121mm；重量：光学头部为0.98kg×2，电子学质量为:2.8kg×2；精度：系统误差：0.06°，随机误差：0.005°； 功耗：光学头部1.5W/轴，电子学3W/轴。}：光学头部尺寸：

3、荷兰

图4所示为荷兰TNO-TPD公司研制的太阳敏感器。该敏感器中采用了线列阵CCD器件，在光学部分设置了一个与线列阵器件垂直的狭缝，由此来进行太阳方位角的测量。共两个模块完成X,Y坐标的测量。直接测量精度达到0.10°，使用查找表进行数据校正，精度可达到0.02°。该敏感器采用整机备份的冗余设计方案。

另外，该公司为满足小卫星以及皮卫星的需求，研制的以APS为探测器元件的高精度数字式太阳敏感器，视场为128°×128°，质量小于250g，精度可以达到0.02°^[4]。

4、美国

图5为美国GoodRich公司生产的型号为13-517的太阳敏感器。该太阳敏感器由另一款13-515太阳敏感模块构成，可由多个13-515型号太阳敏感器组成，用来满足特殊航天飞行的要求,具有128°×168°的视场，误差<0.3°，体积为5.1×2.4×1.9in.，功耗为0.3W，寿命为15年。

5、日本

图6所示为日本Astro公司研制的太阳敏感器，该敏感器已在多次飞行任务中成功使用，具有视场大、功耗低、精度高的特点。其性能参数如表1所示^[5]。

五、太阳敏感器的发展趋势分析

从各种敏感器的性能参数分析以及其敏感器构成的情况可以看出，太阳敏感器正在向着小型化、高精度、高稳定性、低功耗、长寿命的方向发展，其探测器元件由光电池逐渐向CCD、APS等面阵探测器发展，这将促进太阳敏感器的高度集成化和模块化。

此外，单一种类的敏感器已不能满足卫星高精度以及高稳定性的要求，例如太阳敏感器在卫星进入地球阴影区时无法工作，因此，目前的姿态控制系统多采用多种敏感器的组合方式，用来提高姿态控制的精度和稳定性。例如，使用星敏感器作为主要定姿装置，则将高精度太阳敏感器和红外地球敏感器作为备份；若采用高精度太阳敏感器和红外地球敏感器作为主要定姿装置，则将星敏感器作为备份。各种敏感器互为备份，甚至还有一些组合模式的敏感器的出现，为航天器的姿态控制提供稳定的保障。

参考文献：

[1] 夏南银等. 航天测控系统[M]，北京:国防工业出版社，2002
[2] 席红霞. 大视场、高精度数字式太阳敏感器[J]，红外，2003,(1)
[3]内部资料[Z]，解放军电子工程学院，2005-9-8
[4]Analog Sun Sensor Assembly[DB/OL]，http://www.goodrich.com
[5]DSS2 Digital Sun Sensor [DB/OL]，http://www.astro-r.co.jp

The Principium And Developing Direction Of The Sun Sensors

Abstract : The principium and structures of the sun sensors are showed in this paper, and the development status outside are introduced. At the end of the paper, the developing direction of the sun sensors is analyzed simply.

Keywords: sun sensor; the sun; satellites

作者简介：
工程学院博士，专业为信号与信息处理，研究方向是光学工程。
通信地址：安徽合肥解放军电何丽，解放军电子子工程学院航天室（230037）
联系电话：0551-5767748
电子信箱：heli1734@163.com / heli1734@sohu.com
胡以华，解放军电子工程学院科研部总工，教授，博士生导师。研究方向为红外、光电、图像处理、航天信息对抗等。联系电话：0551-5767748（办）。