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星敏感器是一种以恒星为参照系,以星空为工作对象的高精度的空间姿态测量装置,是迄今为止最精密且漂移最小的姿态测量部件,经常为卫星、洲际战略导弹,宇宙飞船等航空航天飞行器提供准确的空间方位和基准,并且与惯性陀螺一样都具有自主导航的能力,具有极为重要的应用价值。 CCD目前是星敏感器中的标准图像传感器件。然而在长期的应用过程中发现CCD器件存在着诸多缺点,如抗空间辐射的能力比较差、所需要的电源种类比较多、图像电荷须经串行顺序输出才能到达输出端、制造工艺复杂且无法与通用集成电路制造工艺兼容等。随着技术的不断发展,对星敏感器的姿态精度、体积、重量和功耗等技术指标提出了越来越高的要求,基于上述原因,CCD的星敏感器电子学设计复杂,体积、功耗无法进一步减小。 近年来得到快速发展的CMOS图像传感器与CCD一样都属于固态成像器件。不同的是,CMOS图像传感器将图像传感部分和控制电路高度集成在同一芯片里,其体积不仅明显缩小,而且功耗也大大降低,只相当于CCD的三分之一到十分之一,具有重量轻、高可靠、高集成、低成本、宽动态范围、抗辐射和没有拖影等众多优点,克服了上述CCD器件的固有缺点,充分满足了星敏感器对图像敏感器件的要求,因此具有在星敏感器中应用的巨大潜力。世界各主要星敏感器研究所都在对基于CMOS图像传感器的各种姿态敏感器如地球敏感器、太阳敏感器和星敏感器等进行认真研究,目前已经取得了一些重要进展。 本文的主要研究目的就是准备将CMOS图像传感器引入星敏感器,对其在星敏感器中应用的可行性和应用方法进行研究。围绕着CMOS图像传感器在星敏感器中应用的具体目标,本文主要做了以下研究工作: 1.在分析、比较和归纳有关文献和专著的基础上,本文首先对星敏感器的主要发展背景、发展现状和发展趋势做了简要介绍。