基于短波红外探测技术的机载式星敏感器研究

《基于短波红外探测技术的机载式星敏感器研究》是一篇聚焦于现代航天导航技术领域的学术论文，主要探讨了如何利用短波红外探测技术来提升星敏感器的性能和适应性。该论文的研究背景源于航天器在复杂环境下的高精度定位需求，尤其是在大气扰动、光照变化等不利条件下，传统的可见光星敏感器可能面临识别困难的问题。因此，研究者将目光转向了短波红外波段，试图通过这一技术手段提高星敏感器的稳定性和可靠性。

论文首先介绍了星敏感器的基本原理及其在航天器自主导航中的重要作用。星敏感器是一种通过观测恒星位置来确定航天器姿态的设备，其核心功能是利用图像处理算法对星图进行匹配和分析，从而得到航天器的姿态信息。然而，传统星敏感器通常依赖可见光波段，容易受到太阳光、地球反射光以及云层遮挡等因素的影响，导致识别准确率下降。

为了解决上述问题，本文提出了一种基于短波红外探测技术的机载式星敏感器设计方案。短波红外波段（通常指1-2.5微米）具有较强的穿透能力，能够有效减少大气散射和干扰，使得星体在复杂环境下仍能被清晰识别。此外，短波红外探测器在低照度条件下表现出良好的灵敏度，适用于夜间或阴影区域的观测任务。

论文详细描述了该星敏感器的硬件组成与软件算法设计。硬件部分包括短波红外成像传感器、光学系统、信号处理模块以及数据传输接口等关键组件。其中，短波红外成像传感器是整个系统的“眼睛”，负责捕捉目标星体的红外辐射信息。为了提高成像质量，研究团队采用了高性能的焦平面阵列探测器，并结合优化的光学设计，以确保在不同环境条件下都能获得清晰的星图。

在软件算法方面，论文提出了基于特征提取和匹配的星图识别方法。首先，通过对采集到的红外图像进行预处理，如去噪、增强对比度等操作，以提高图像质量。随后，利用图像分割算法提取出潜在的星点，并通过特征参数（如亮度、形状、位置等）进行分类和筛选。最后，采用匹配算法将提取的星点与预先存储的星库进行比对，从而确定航天器的姿态信息。

论文还对所提出的星敏感器进行了实验验证。实验结果表明，在多种复杂环境下，该星敏感器均能保持较高的识别准确率和稳定性，特别是在强光干扰和低照度条件下，其性能优于传统可见光星敏感器。此外，研究团队还测试了星敏感器在不同飞行高度和角度下的工作表现，进一步验证了其在实际应用中的可行性。

综上所述，《基于短波红外探测技术的机载式星敏感器研究》通过引入短波红外探测技术，有效提升了星敏感器在复杂环境下的性能，为未来航天器的自主导航提供了新的解决方案。该研究成果不仅具有重要的理论价值，也为实际工程应用提供了有力的技术支持。