星載觀星相機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其硬件實(shí)現(xiàn)

徐冬冬，付天驕，杜麗敏，朱俊青

星載觀星相機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其硬件實(shí)現(xiàn)

徐冬冬1，付天驕2，杜麗敏1，朱俊青2

（1. 長(zhǎng)春大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130022；2. 中國(guó)科學(xué)院 長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，吉林 長(zhǎng)春 130033）

為提升衛(wèi)星定姿精度，采用NOIP1SN025KA型CMOS探測(cè)器設(shè)計(jì)了一款完整的觀星相機(jī)。在輻照環(huán)境溫度24℃、測(cè)試環(huán)境溫度24℃、測(cè)試環(huán)境濕度37% RH的環(huán)境條件下利用60Co-γ輻射源進(jìn)行了抗輻照實(shí)驗(yàn)。然后，設(shè)計(jì)了焦距為500mm、F數(shù)為4、視場(chǎng)角為2.4°的光學(xué)系統(tǒng)。電子學(xué)系統(tǒng)以FPGA作為核心控制器件，控制CMOS輸出數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)TLK2711將信號(hào)傳回衛(wèi)星數(shù)傳系統(tǒng)。機(jī)械結(jié)構(gòu)部分主要由主鏡組件、次鏡組件、校正鏡組件、遮光罩、支腿等部分組成。采用計(jì)量筒（殷鋼）支撐次鏡的設(shè)計(jì)方案，保證主次鏡間隔變化在溫度變化工況下滿足公差要求。反射鏡組件設(shè)計(jì)有徑向和軸向柔性，保證光學(xué)表面在力熱環(huán)境下的面形精度。校正鏡組件采用壓圈切向壓緊鏡片的安裝方式，對(duì)鏡片的應(yīng)力小，對(duì)中性好，耐沖擊和振動(dòng)，能夠保持良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。整機(jī)通過(guò)主鏡背板與衛(wèi)星連接。星載觀星相機(jī)具備成像和傳輸星點(diǎn)的閾值和坐標(biāo)信息兩種工作模式。通過(guò)外場(chǎng)成像實(shí)驗(yàn)可知，該相機(jī)成像質(zhì)量良好、移植性強(qiáng)、可靠性高。視場(chǎng)角范圍內(nèi)，可以拍攝到約10顆星，同時(shí)可以觀測(cè)到9等星，可有效輔助星敏感器工作。

定姿精度；光學(xué)系統(tǒng)；FPGA；閾值

0 引言

星敏感器是一種姿態(tài)測(cè)量?jī)x器，它以恒星作為姿態(tài)測(cè)量的參考源，可輸出恒星在星敏感器坐標(biāo)下的矢量方向，為航天器的姿態(tài)控制和天文導(dǎo)航提供高精度測(cè)量數(shù)據(jù)。具有高精度、高穩(wěn)定性、自主性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈、戰(zhàn)機(jī)、航空航天等領(lǐng)域。

目前空間光學(xué)衛(wèi)星主要依靠衛(wèi)星上的星敏感器進(jìn)行定位，通常情況下，星敏感器為了快速進(jìn)行在星表中的指向定位，其光學(xué)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)一般都是焦距較小，視場(chǎng)較大，這決定了其像元角分辨率較低。無(wú)論采用何種星圖匹配的方法，其最終姿態(tài)定位誤差都不會(huì)優(yōu)于十分之一像元角分辨率[1-5]。隨著近年來(lái)空間光學(xué)相機(jī)的分辨率大幅提升，對(duì)平臺(tái)姿態(tài)控制精度提出了更高的要求，傳統(tǒng)的星敏感器已經(jīng)無(wú)法進(jìn)一步提升定姿精度，故需要焦距更大、角分辨率更高的星載觀星相機(jī)來(lái)配合星敏感器，由星敏感器完成粗定位，星載觀星相機(jī)完成精定位，兩者配合可將現(xiàn)有的姿態(tài)定位精度提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。

1990年以前，星載觀星相機(jī)先后使用析像管和電荷耦合器件（charge-coupled device，CCD）作為探測(cè)器件，相比于析像管，采用CCD作為探測(cè)器件具有巨大優(yōu)勢(shì)。與CCD相比，CMOS具有功耗低、成本低、集成度高、抗輻射能力強(qiáng)等明顯的優(yōu)勢(shì)，尤其是隨著CMOS APS（Active Pixel Sensor，有源像素傳感器）技術(shù)的成熟，使星載觀星相機(jī)可以存儲(chǔ)整個(gè)導(dǎo)航星表，實(shí)現(xiàn)星圖自主識(shí)別，CMOS已在諸多領(lǐng)域取代了CCD，成為理論研究與工程開(kāi)發(fā)中的熱點(diǎn)話題。

本文以CMOS探測(cè)器為研究對(duì)象，以空間應(yīng)用為背景，設(shè)計(jì)了一款分辨率2k×2k的星載觀星相機(jī)。首先對(duì)選用的CMOS圖像傳感器進(jìn)行了抗輻照實(shí)驗(yàn)，然后簡(jiǎn)單介紹了相機(jī)的光學(xué)設(shè)計(jì)部分，其次重點(diǎn)介紹相機(jī)電子學(xué)設(shè)計(jì)部分，電子學(xué)設(shè)計(jì)采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列作為主控制器[6-7]，嚴(yán)格控制信號(hào)的時(shí)序關(guān)系，最后在吉林空間目標(biāo)觀測(cè)基地進(jìn)行了外場(chǎng)成像實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，相機(jī)工作性能穩(wěn)定，成像質(zhì)量高，可觀測(cè)的星數(shù)以及星等完全滿足項(xiàng)目需求。

1 相機(jī)的光學(xué)設(shè)計(jì)

首先，對(duì)CMOS探測(cè)器進(jìn)行抗輻照測(cè)試。擬選用NOIP1SN025KA型CMOS探測(cè)器，NOIP1SN025KA[8]是美國(guó)安森美半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的2600萬(wàn)像素?cái)?shù)字圖像傳感器，總像素為5120(H)×5120(V)，像元尺寸4.5mm×4.5mm，量化位數(shù)10位，最高幀頻可達(dá)80幀/s，工作溫度－40℃～＋85℃。

為確保相機(jī)在軌正常工作，對(duì)NOIP1SN025KA型CMOS探測(cè)器進(jìn)行了抗輻照測(cè)試。為確?？馆椪諟y(cè)試的準(zhǔn)確性，采用兩片NOIP1SN025KA進(jìn)行測(cè)試。在累積劑量點(diǎn)分別為：10krad(Si)、30krad(Si)、50krad(Si)、75krad(Si)時(shí)，利用圖像平均灰度值方法對(duì)暗電流、噪聲、響應(yīng)度分別進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，選用的CMOS芯片滿足項(xiàng)目對(duì)抗輻照的要求（輻照計(jì)量＞15krad(Si)），滿足空間任務(wù)需求。表1為部分輻照測(cè)試結(jié)果。

星載觀星相機(jī)采用卡式系統(tǒng)，本文基于初級(jí)像差理論和光學(xué)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了一套適用于星載觀星相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)。

光學(xué)系統(tǒng)首先需要確定以下參數(shù)指標(biāo)：工作波長(zhǎng)、焦距、F數(shù)、入瞳直徑、光闌位置等，下面將根據(jù)本文的實(shí)際項(xiàng)目需求，確定本次設(shè)計(jì)的星載觀星相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的有關(guān)光學(xué)參量。

根據(jù)選用的CMOS探測(cè)器的像面尺寸、像元尺寸以及應(yīng)用需求，確定光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。

表2 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)以及優(yōu)化處理，得到該相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局如圖1所示。由圖1可知，該光學(xué)系統(tǒng)易于加工、結(jié)構(gòu)合理、成像質(zhì)量良好、滿足設(shè)計(jì)要求。

圖1 星載觀星相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局

此外，光學(xué)系統(tǒng)的反射鏡部分采用鍍鋁和保護(hù)膜，透鏡部分采用了耐輻射玻璃，以上設(shè)計(jì)可以保證光學(xué)系統(tǒng)在軌工作時(shí)的抗輻照性能。

2 相機(jī)電子學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 相機(jī)的硬件設(shè)計(jì)

相機(jī)成像系統(tǒng)的控制核心為賽靈思公司軍用FPGA，型號(hào)為XQ4VSX55，控制CMOS輸出數(shù)字視頻信號(hào)；探測(cè)器選用美國(guó)安森美半導(dǎo)體公司的NOIP1SN025KA，輸出符合要求的圖像。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

其中，電源模塊主要由電源轉(zhuǎn)換芯片組成，提供系統(tǒng)所需的電源；晶振模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供時(shí)鐘；FLASH用于存儲(chǔ)；TLK2711接口將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給衛(wèi)星數(shù)傳分系統(tǒng)。

2.2 星載CMOS相機(jī)軟件設(shè)計(jì)

只有將軟件設(shè)計(jì)與硬件電路結(jié)合起來(lái)，才能保證CMOS相機(jī)正常工作，本軟件主要完成以下功能：

圖2 電子學(xué)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

1） CMOS相機(jī)的控制和圖像數(shù)據(jù)的采集，其中曝光時(shí)間、增益、幀頻等可通過(guò)軟件進(jìn)行控制；

2） 通過(guò)感興趣區(qū)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)地成像，成像尺寸2048(H)×2048(V)，幀頻20fps；

3） 觀星，同時(shí)將高于閾值的點(diǎn)的灰度值和、坐標(biāo)以幀格式傳回，幀尺寸為2048(H)×2048(V)，幀頻20fps；

4）圖像信息暫存以及圖像傳輸。

系統(tǒng)在ISE 14.7開(kāi)發(fā)環(huán)境下，使用Verilog編寫時(shí)序程序，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法。本設(shè)計(jì)將整個(gè)系統(tǒng)劃分為幾個(gè)基本單元模塊，并將子模塊進(jìn)行層層分解。在仿真和調(diào)試過(guò)程中先完成上層系統(tǒng)，再設(shè)計(jì)其中的子模塊，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并完善程序，有效地提高了設(shè)計(jì)效率。

NOIP1SN025KA的電源種類較多，包括參考電壓源、像元電源、數(shù)字和模擬輸入電源，電壓值均為固定電壓。為了保證星載觀星相機(jī)的正常工作，星載觀星相機(jī)CMOS各種電源有上下電順序要求，上下電順序間隔要求大于20ms，設(shè)計(jì)時(shí)間隔均設(shè)計(jì)為1ms。FPGA控制CMOS上下電順序如圖3所示。

CMOS探測(cè)器加電后，需要進(jìn)行寄存器配置，配置接口協(xié)議遵照SPI協(xié)議，信號(hào)除了使能信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)以外，還包括配置寫入信號(hào)和配置讀出信號(hào)，其配置時(shí)序如圖4所示。

圖3 電源上下電順序

圖4 NOIP1SN025KA配置時(shí)序

CMOS成像單元與相機(jī)控制器內(nèi)部通訊接口采用LVDS串行異步通信方式。LVDS串行異步通信方式的數(shù)據(jù)位功能如下：1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位奇校驗(yàn)位、1位終止位。多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送時(shí)，先傳送最高字節(jié)數(shù)據(jù)，然后傳送次高字節(jié)數(shù)據(jù)，最后傳送最低字節(jié)數(shù)據(jù)。每次通訊低位在前、高位在后。通信速率為10Mbps。CMOS成像單元與衛(wèi)星數(shù)傳分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口采用TLK2711（高速SerDes傳輸方式），數(shù)據(jù)傳輸速率范圍為1.6～2.5Gbps，接口采用高速同軸線纜作為高速傳輸介質(zhì)。

為驗(yàn)證程序的有效性以及正確性，對(duì)程序進(jìn)行了仿真，仿真時(shí)鐘為20MHz，仿真結(jié)果如圖5所示。仿真波形與預(yù)期波形一致，設(shè)計(jì)的程序有效、合理，滿足項(xiàng)目需求。

3 相機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)星載觀星相機(jī)應(yīng)用環(huán)境要求，在運(yùn)載階段存在沖擊振動(dòng)的工況，在軌運(yùn)行存在重力釋放和環(huán)境溫度變化工況。因此，星載觀星相機(jī)的光機(jī)結(jié)構(gòu)必須有良好抗振動(dòng)和沖擊能力，能夠耐受較寬的力熱環(huán)境并保持成像質(zhì)量，且需要盡量采用成熟工藝進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以確保產(chǎn)品良好的工藝性，保證可靠性要求。

星載觀星相機(jī)結(jié)構(gòu)如圖6所示，總高度555mm，直徑185mm，總重量約6.00kg。采用計(jì)量筒（殷鋼）支撐次鏡的設(shè)計(jì)方案，保證主次鏡間隔變化在溫度變化工況下滿足公差要求。反射鏡組件設(shè)計(jì)有徑向和軸向柔性，保證光學(xué)表面在力熱環(huán)境下的面形精度。校正鏡組件采用壓圈切向壓緊鏡片的安裝方式，對(duì)鏡片的應(yīng)力小，對(duì)中性好，耐沖擊和振動(dòng)，能夠保持良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。整機(jī)通過(guò)主鏡背板與衛(wèi)星連接。

星載觀星相機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分主要由主鏡組件、次鏡組件、校正鏡組件、遮光罩、支腿等部分組成，通過(guò)綜合考慮，主要選用了微晶玻璃、殷鋼、TC4等材料，選用的材料及屬性如表3所示。

圖5 頂層仿真波形

圖6 星載觀星相機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸

表3 相機(jī)組件材料及屬性

主鏡通過(guò)輕量化后，與主鏡柔節(jié)通過(guò)光學(xué)粘接劑連接；主鏡柔節(jié)與主鏡背板通過(guò)螺釘連接，形成主鏡組件，如圖7所示。次鏡通過(guò)輕量化后，與次鏡柔節(jié)通過(guò)光學(xué)粘接劑連接；次鏡柔節(jié)與次鏡輻板通過(guò)螺釘連接，通過(guò)次鏡調(diào)整墊調(diào)整，形成次鏡組件，如圖8所示。

圖7 主鏡組件結(jié)構(gòu)模型

圖8 次鏡組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文對(duì)星載相機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)建模，在此基礎(chǔ)上建立了相機(jī)的有限元模型，結(jié)構(gòu)均采用實(shí)體單元建立，節(jié)點(diǎn)數(shù)量為123502，單元數(shù)量為82839，如圖9所示；在方向以及方向施加了1個(gè)（1倍于地球表面重力加速度）的慣性載荷，進(jìn)行了相機(jī)靜力學(xué)特性分析，表4列出了主鏡組件以及次鏡組件的部分分析結(jié)果。

圖9 相機(jī)結(jié)構(gòu)有限元模型

表4 主次鏡組件模態(tài)分析結(jié)果

通過(guò)對(duì)各個(gè)組件以及對(duì)整機(jī)的分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性和有限元模型的正確性，相機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足項(xiàng)目在軌成像需求。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為驗(yàn)證相機(jī)的拍攝效果，在吉林空間目標(biāo)觀測(cè)基地進(jìn)行了外場(chǎng)成像實(shí)驗(yàn)。吉林空間目標(biāo)觀測(cè)基地實(shí)驗(yàn)星載觀星相機(jī)參數(shù)：焦距150mm，F(xiàn)數(shù)為1，口徑150mm，視場(chǎng)8.8°（圓形）、像元尺寸4.5mm?？赏ㄟ^(guò)等效計(jì)算驗(yàn)證本相機(jī)的性能，吉林基地的星載觀星相機(jī)的口徑面積為真實(shí)星載觀星相機(jī)的0.66倍，即入射光的能量為66%，F(xiàn)數(shù)為真實(shí)星載觀星相機(jī)的0.25倍，即艾里斑面積為真實(shí)星載觀星相機(jī)的1/16。即實(shí)驗(yàn)用星載觀星相機(jī)若想與星載觀星相機(jī)在單位面積上的光照度相同，需要將積分時(shí)間縮短23.04倍，但是考慮實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)所成像的最終星點(diǎn)的圖像不可能為1×1，故可暫不考慮艾里斑過(guò)小帶來(lái)的影響，即實(shí)驗(yàn)用的星載觀星相機(jī)在考慮大氣透射率為60%的情況下，積分時(shí)間可取為10.56ms。將本相機(jī)成像電路板和法蘭安裝在基地的150mm口徑的鏡頭上，如圖10所示。

圖10 CMOS成像電路板安裝在基地鏡筒上

實(shí)驗(yàn)用的相機(jī)對(duì)天空的指向相對(duì)大地是固定的，但由于地球自轉(zhuǎn)的關(guān)系，望遠(yuǎn)鏡對(duì)天區(qū)的指向是一直在變化的，需要在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)所指向的天區(qū)進(jìn)行確認(rèn)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)（用激光筆指向天空，讓光束落在相機(jī)的視場(chǎng)中心，再經(jīng)過(guò)手機(jī)星圖軟件現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)），視場(chǎng)的中心大致在北斗七星中天樞與天璇連線的延長(zhǎng)線上，如圖11所示。

圖11 拍攝星空的大致位置

圖12給出了視場(chǎng)中最亮的幾顆星，灰度值達(dá)到了飽和，星等為6.3～6.6等星（人眼看不見(jiàn)），以這些星為參考，給出視場(chǎng)中能看到的最暗的星。

視場(chǎng)中剛好能看到的星為8.8等星，其灰度值為6/255。在處理星圖的時(shí)候，二值化的閾值選擇了16/1023，因?yàn)楹芏啾镜自肼暤拇a值已經(jīng)到了這個(gè)閾值。剛好看不見(jiàn)的星為8.9等星，如圖13所示。考慮到在實(shí)驗(yàn)時(shí)積分時(shí)間取值時(shí)參考的大氣透射率為60%，而視場(chǎng)中心方向的高度角很低，與地平線的夾角小于30°，大氣的厚度較厚，故可認(rèn)為星載觀星相機(jī)按照現(xiàn)有的參數(shù)設(shè)計(jì)可以在太空中觀測(cè)到9等星。

若利用閾值法進(jìn)行壓縮，傳輸灰度值需要16bit，傳輸圖像中對(duì)應(yīng)的橫縱坐標(biāo)需要32bit，因此，相應(yīng)的傳輸信息量提高了3倍。傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)率是2k×2k（20fps），故在5k×5k（40fps）的視場(chǎng)中，超過(guò)閾值的像元占比不能高于2.67%。

對(duì)外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，該拍攝天區(qū)共有133顆恒星（6.3～8.8等），視場(chǎng)范圍8.8°，對(duì)應(yīng)星載觀星相機(jī)2.4°視場(chǎng)范圍相當(dāng)于可以拍攝到10顆星。

利用閾值法對(duì)星圖進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)，將閾值取為16/1023時(shí)，其超過(guò)閾值的像素?cái)?shù)為134389個(gè)，約占像元總數(shù)（5120×5120）的0.512%。在該閾值下，雖然有噪聲的影響，但是遠(yuǎn)小于2.67%，故完全可以將所有大于閾值的像元全部傳輸下來(lái)。

從圖14中可見(jiàn)，星載觀星相機(jī)指向不同天區(qū)時(shí)，能觀測(cè)到的星數(shù)主要集中在5～15顆范圍內(nèi)，最大可觀測(cè)星數(shù)為96顆，所占像元數(shù)約為10000個(gè)，相比噪聲所占的像元數(shù)（130000個(gè)）仍然很低，大于閾值的像元數(shù)為0.5%左右，因此，可通過(guò)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行傳輸。

圖12 視場(chǎng)中最亮的幾顆星

圖13 視場(chǎng)中與噪聲灰度值相同的8.9等星

圖14 星空不同位置觀星數(shù)量的概率分布

5 總結(jié)

筆者以現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列作為核心控制器件，使用NOIP1SN025KA型CMOS探測(cè)器，以航天應(yīng)用為背景，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款功能完整的觀星相機(jī)。采用易于加工、結(jié)構(gòu)合理的光學(xué)系統(tǒng)；光機(jī)結(jié)構(gòu)具有良好抗振動(dòng)和沖擊能力，能夠耐受較寬的力熱環(huán)境并保持成像質(zhì)量；兼顧電磁兼容的同時(shí)，采用低功耗器件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相機(jī)成像質(zhì)量良好、移植性強(qiáng)、可靠性高。視場(chǎng)角范圍內(nèi)，可以拍攝到約10顆星，同時(shí)可以觀測(cè)到9等星，滿足項(xiàng)目需求。未來(lái)與傳統(tǒng)星敏感器匹配使用，可有效地提升相機(jī)定姿精度。

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Design and Hardware Implementation of Spaceborne Stargazing Camera System

XU Dongdong1，F(xiàn)U Tianjiao2，DU Limin1，ZHU Junqing2

(1.,,130022,;2.,,,130033,)

A complete star-viewing camera was designed using a NOIP1SN025KA CMOS detector to improve the accuracy of attitude satellites. The anti-irradiation experiment was conducted using 60Co-gradiation source under the environmental conditions of 24℃ irradiation temperature, 24℃ test temperature, and 37% RH test humidity. Subsequently, an optical system with a focal length of 500mm, an F-number of 4, and a field of view of 2.4°are designed. The electronic system uses an FPGA as the core control device to control the CMOS output digital signal and transmits the signal back to the satellite data transmission system through TLK2711. The mechanical structure was mainly composed of a main mirror component, secondary mirror component, correction mirror component, baffle, and leg. The design scheme of the measuring cylinder (invar) supporting the secondary mirror was adopted to ensure that the interval change of the primary and secondary mirrors satisfied the tolerance requirements under the condition of temperature change. The mirror assembly was designed with radial and axial flexibility to ensure accuracy of the shape of the optical surface in the thermal environment. In the correction mirror assembly using pressure ring tangential pressing lens installation, the lens stress is small, good to neutral, impact, and vibration resistance, and can maintain good structural stability. The machine is connected to a satellite through the main mirror backplane. A star camera has two working modes: imaging and transmission of the threshold and coordinate information of the star point. Field imaging experiments showed that the camera exhibited good imaging quality, portability, and reliability. Approximately ten stars can be captured in the field of view, approximately 10 stars can be captured,and nine stars can be observed, which can effectively assist the star sensor.

attitude accuracy, optical system, FPGA, threshold

TP73

A

1001-8891(2023)12-1286-08

2022-05-27；

2022-10-10.

徐冬冬（1987-），講師，研究方向：光電成像與圖像壓縮。E-mail: 1069292478@qq.com。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（11803036）。