● 摘要
星敏感器是以星空为工作对象的高精度空间姿态测量装置，通过探测天球上不同位置的恒星并进行解算，为卫星、洲际战略导弹、宇宙飞船等航天飞行器提供准确的空间方位和基准。在动态条件下，质心能量被分散，敏感到的星等降低。由于CCD的灵敏度比CMOS高，图像噪声也更小，所以CCD星敏感器更适用于高机动性飞行器。星敏感器成像驱动电路作为系统的重要组成部分，其性能的好坏直接关系到整个星敏感器系统的工作状态。 本文以帧转移型CCD图像传感器FTT1010M作为敏感元件，以FPGA作为控制核心，设计并实现了一种CCD星敏感器成像驱动系统。本文首先概述了CCD的工作特性和驱动时序，然后介绍了星敏感器成像电路系统，包括：FPGA电路、模拟驱动电路、预处理电路、接口电路、电源转换电路及CCD外围电路。详细阐述了基于FPGA的硬件逻辑设计包括：CCD图像传感器驱动设计、区域分割与质心定位、RS485/EPP通信、与DSP的通信等。最后介绍了系统软件设计，系统组装、调试和实验。实验结果表明，系统通过上位机灵活控制各成像参数以适应不同的成像环境，可获得良好的成像质量，经单星模拟器测试在静态条件下可观测到7等红光，在动态条件下可观测到5.5等红光。经外场观星测试可实现动态条件下星图获取，为实现动态CCD星敏感器奠定了基础。