在航天领域,人造地球卫星一直是一个最为重要的组成部分。太阳敏感器是通过对太阳光位置的检测,来确定人造地球卫星相对于太阳坐标系的方位,是人造地球卫星的定姿系统的关键部件。伴随着人造地球卫星的小型化,我们对人造地球卫星内部的器件也提出了新的要求。我们需要质量轻,体积小,能耗低,精度高的新型太阳敏感器。这样可以在保证卫星正常运转的前提下,提高卫星的有效载荷,提高人造地球卫星的工作效率。目前,采用CMOS图像传感器作为测光设备的数字式太阳敏感器是全世界太阳敏感器研究的方向。本文中所阐述的数字式太阳敏感器采用CMOS图像传感器OV7640作为测量设备。OV7640是一款低电压全功能的彩色CMOS图像传感器,体积和质量都非常小,在非常小的封装上提供每秒30帧清晰的VGA图像,并有一定的图像处理功能。OV7640通过OmniVision公司的串行图像控制总线(SCCB)接口控制,可以对传感器进行内部设定,比如曝光控制,白平衡,色彩饱和度,对比度,各个颜色的增益补偿,定义图像的质量,输出信号的格式。通过一个针孔相机将太阳光线引入太阳敏感器内部,在图像传感器上形成一个太阳光斑。我们要计算出光斑中心的相对与针孔的坐标,根据简单的几何原理求出太阳光线的入射角度,从而确定卫星相对于太阳的位置。我们采用DSP作为数据的读取和处理单元,同时也是CMOS传感器的控制单元,通过模拟I~2C与OV7640的SCCB接口相连接,控制CMOS的设定。通过对数据信号,DSP内部存储空间,以及DSP指令周期的分析,在CMOS图像传感器与DSP之间又加上一段数字电路,来实现CMOS输出速率的降低以及存储空间的压缩,然后再将数据送到DSP的DPIO单元。当OV7640的640×480共300K像素点的全部75K数据读取到DSP中后开始数据处理。全部数据是存储在一个定义好的二维数组中的。二维数组顺序则表示了每个像素点的平面坐标。在数据处理过程中,每读取一个数据,再将其还原为初始信号。根据一种算法,从提取的图像信号算出光斑的相对坐标,同时根据整个太阳敏感器外形尺寸计算出太阳光线的相对角度,从而得出人造地球卫星相对于太阳坐标系的角度。