地球敏感器是卫星姿态控制系统(ADCS)中一个重要的姿态测量器件,已被广泛应用于卫星等航天器上。近年来随着卫星小型化的不断发展,传统的地球敏感器因存在着体积大、功耗高的缺点,而难以应用于微小卫星。为此,本文设计了一套面向微小卫星的地球敏感器。整套系统包含了可见光地球敏感器和静态红外地球敏感器,二者可交替工作于地球的光照区和阴影区。可见光地球敏感器采用了全景环形镜头,其视场角可达60°x360°,同时采用功耗很低的CMOS图像传感器作为前端光学探测器,极大降低了可见光地球敏感器的功耗。静态红外地球敏感器采用了M100型红外探测器,该探测器正常工作时功耗为0.58W。可见光地球敏感器和静态红外地球敏感器使用了相同后端数字信号处理电路。这一硬件电路是基于CPLD+DSP架构实现的。其中CPLD负责图像数据的采集而DSP负责图像的处理。此外,本文还设计一套图像处理算法,用于提取地球的中心位置,其基本思想是当敏感器开机工作后先用Hough变换找出地球的中心位置,以后再进行图像处理定位地球中心时,可把先前得到地球的中心位置用做先验信息,排除干扰点后,再利用最小二乘法得出当前地球中心准确位置。经试验测试表明,可见光地球敏感器和静态红外地球敏感器的精度都优于0.1°,满足微小卫星姿态控制系统对定姿精度的要求。