● 摘要
扫描式红外地球敏感器是当前应用于卫星上的重要姿态敏感器之一，其通过扫描获取地球的红外辐射信息再经过解算的方式获得卫星的姿态。本文从理论和工程上系统深入地研究了扫描式红外地球敏感器的相关关键技术，包括敏感器误差建模与分析、敏感器光学头部红外微弱信号处理方法、日月干扰的机理与抑制方法、高精度自适应摆动扫描控制方法以及红外地球敏感器地面测试方法，该研究对于提高卫星在轨运行寿命以及可靠性具有重要意义。
本文的主要研究工作如下：
1、对红外地球敏感器国内外发展现状进行了详细综述，包括对红外头部的微弱信号处理、光学头部受太阳/月球辐射信号干扰的机理与干扰抑制方法、摆动扫描机构高精度控制方法、红外地球敏感器专用地面测试方法与测试设备研制等关键技术进行了深入研究；
2、系统地研究了扫描式红外地球敏感器姿态测量的工作原理，建立了扫描式红外地球敏感器的测量方程，并对地球的扁率、红外辐射季节和纬度因素影响、日月干扰等误差进行了建模；
3、研究了敏感器头部红外探测器的噪声特性，包括热噪声、散粒噪声、g-r噪声、1/f噪声的产生机理，重点对探测器性能影响较大的热噪声和1/f噪声进行了理论分析，给出了计算模型。在传统惠斯通电桥的信号检测方法和相关算法基础上，提出了一种利用探测器理想响应与实际地球红外辐射波进行相关卷积的快速峰值跟踪算法，用于头部微弱信号的检测。
4、研究了太阳、月球对红外地球敏感器头部探测器的干扰机理和影响，提出了一种基于软件判读的红外地球敏感器头部受日月干扰鉴别和抑制方法，并结合实际工程应用，针对单圆锥和双圆锥扫描地球敏感器进行了干扰抑制的实现。
5、建立了扫描式红外地球敏感器小角度有限转角摆动扫描机构的模型，对激励与系统输出之间的关系进行了深入分析，在分析摆动扫描控制系统对敏感器精度影响的基础上，提出了一种利用FPGA对码盘信号进行电学细分和相位判断的高精度频率自适应摆动控制方法，有效提高了摆动扫描控制性能。
6、结合扫描式红外地球敏感器的工程应用，对红外地球敏感器地面测试和标定方法进行了研究，针对当前红外地球敏感器地面测试的效率低、测试不全面等不足，提出了一种高精度、高效以及系统的地面测试标定方法，研制了一套红外地球敏感器地面测试标定设备，并结合测试试验，对敏感器综合性能以及关键技术进行了测试验证。
最后，总结论文的研究成果和创新点，并分析展望未来进一步的工作。