style="width:5.77995in;height:3.36666in" /> 本文是学习GB-T 30111-2013 星敏感器通用规范. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了星敏感器通用技术要求、检验规则、标志、包装、装箱、运输和贮存。
本标准适用于星敏感器的设计、制造、检验、验收、运输及贮存。
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件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 191 包装储运图示标志
GJB 150A 军用装备实验室环境试验方法
GJB 151A 军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求
GJB 152A 军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量
GJB/Z 299C 电子设备可靠性预计手册
GJB 1027A—2005 运载器、上面级和航天器试验要求
GJB 1032 电子产品环境应力筛选方法
GJB 2705—1996 星载 CCD 相机通用规范
GJB 2786A 军用软件开发通用要求
GJB 4057 军用电子设备印制电路板设计要求
GJB 5296 多余物控制要求
GJB 6395—2008 航天器星敏感器通用规范
QJ165A 航天电子电气产品安装通用技术要求
QJ 908A 电子产品老炼试验方法
QJ 2630 卫星组件空间环境试验方法
QJ 3138 航天产品环境应力筛选指南
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
星敏感器 star sensor,star tracker
以恒星为测量目标，输出其测量坐标系在惯性坐标系下姿态信息的光学测量设备。
3.2
点源透过率 point source transmission
光学系统视场外的点目标辐射经光学系统后，在像面处产生的辐照度与在入瞳处产生的辐照度之
比值。
3.3
星图信噪比 signal to noise ratio of star
image
星图中星目标信号与噪声的比值。
GB/T 30111—2013
3.4
最暗星等 limiting magnitude
保证星敏感器能够准确输出姿态信息的最弱能量对应的视星等。
3.5
恒星探测灵敏度 detection sensitivity of star
magnitude
星敏感器在视场内能够探测到最暗星等的能力。
3.6
初始捕获时间 initial capture time
星敏感器从开始积分(曝光)至输出有效姿态信息的时间间隔。
星敏感器应符合本标准和相应详细规范的所有要求。本标准的要求与详细规范不一致时，应以详
细规范为准。
以星敏感器光学系统光轴与探测器靶面交点为坐标原点O, 以光轴为 Z
轴，垂直于 Z 轴并平行于
探测器靶面行方向为X 轴，列方向为Y 轴，X 轴、Y 轴、Z
轴成右手正交坐标系，如图1所示。
style="width:5.77995in;height:3.36666in" />
图 1 星敏感器坐标系
一般应在10 mm～250 mm 之间选取。
一般应在1:0.8～1:6之间选取。
一般应在1°~45°之间选取。
注 ：包含子午及弧矢两个方向视场角。
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一般应在0.3μm～0.9μm 之间选取。
弥散斑尺寸一般应使用集中80%能量所对应直径表示，该直径占星敏感器探测器5×5个像元
以内。
太阳光抑制角图如图2所示。
style="width:5.20002in;height:3.5266in" />
图 2 太阳光抑制角示意图
太阳光抑制角(0;)一般应在25°~45°范围内选择，大于等于规定抑制角的星敏感器光学系统点源
透过率应满足式(1):
PST(θ)≤10-7 …………………… (1)
式中：
PST(0,)—— 点源透过率，无量纲；
0: —太阳光抑制角，单位为度(°)。
注1:太阳光抑制角(0,)即为允许太阳光入射的最小角度，抑制角一般取光学系统最大视场角。
注2:此处用点源透过率来衡量星敏感器光学系统(含遮光罩)对太阳光的抑制能力。
星图信噪比应满足式(2)的要求：
SNR≥Vh …………………… ( 2)
式中：
SNR—— 星图信噪比；
Vm —— 信噪比阈值。
在探测最暗星等条件下，信噪比阈值应大于等于5。
4.3.8.1 恒星探测灵敏度
星敏感器的最暗星等一般应在4.5 mv～6.5 mv之间。
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4.3.8.2 星识别概率及数量
星识别概率按式(3)计算：
style="width:3.45992in;height:0.70664in" />
星识别数量按式(4)计算：
style="width:6.25998in;height:1.01332in" />
式中：
AFoy——星敏感器有效视场角，单位为度(°);
…… …………… (3)
………… …… (4)
Pv— 在星敏感器有效视场内，探测到 N 颗星的概率；
Nrov—— 在星敏感器有效视场内，探测到亮于最暗星等星的数量，单位为个数；
mv — 在星敏感器有效视场内，探测到的最暗星的视星等。
工作谱段范围内，星敏感器全视场范围内绝对畸变应不大于1/5像元，相对畸变应不大于1%。
4.3.10 单星测角精度
工作谱段范围内，星敏感器全视场范围内，单星测角精度一般应优于5"(lσ)。
单星测角精度按式
(5)计算：
style="width:4.31345in;height:0.66682in" />
……………………
(
5)
式中：
5sngkestar —— 单星测角精度，单位为(角)秒(");
AFoy — 子午(或弧矢)视场角，单位为度(°);
Noix 探测器水平(或垂直)方向上的有效像元数，单位为像元个数；
O(x.y)centroid 星坐标质心测量误差，单位为像元个数。
4.3.11 姿态角测量精度
姿态角测量精度分为横滚、偏航和俯仰方向的姿态角测量，
一般要求横滚角测量精度应优于25",
偏航角和俯仰角测量精度应优于10”(1σ),分别按式(6)、式(7)计算姿态角测量精度：
style="width:3.41335in;height:0.68684in" />
……
… ………
(6)
式中：
style="width:2.47328in;height:0.7191in" />
……………………
(7)
Orall 横滚方向姿态角测量精度，单位为(角)秒(");
O pitch 俯仰方向姿态角测量精度，单位为(角)秒(");
a、w——偏航方向姿态角测量精度，单位为(角)秒(");
0.m 参与计算的星的平均角距，单位为(角)秒(")。
4.3.12 动态指标
在角速度不大于1°/s, 角加速度不大于2°/s²
的范围内，单星测角精度应符合4.3.10的要求。
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在角速度不大于3°/s,角加速度不大于2°/s²
的范围内，姿态角测量精度应符合4.3.11的要求。
4.3.13 量化等级
模数转化位数一般应在8位～12位之间选用。
4.3.14 可控增益
星敏感器具有增益可控功能，并可通过指令控制，增益档数应不小于4。
4.3.15 积分时间
一般应在0.1 ms～1000 ms之间可调。
4.3.16 初始捕获时间
一般应小于10 s。
4.3.17 数据更新速率
一般应在0.5 Hz～50 Hz之间选取。
4.3.18 工作温度范围
一般应在-40℃~+70℃之间。
4.3.19 绝缘电阻
绝缘电阻之间以及隔离电路与壳体之间的绝缘电阻在正常环境条件下应不小于10
mΩ。
4.3.20 外壳表面电气连通性
外壳表面任意两点间的电阻值应不大于10 mΩ。
4.3.21 功耗
功耗一般应小于50 W。
接口一般按 GJB 6395—2008 中的3.13的规定进行。
注：包含电接口、机械接口和光学基准、热接口。
要求如下：
a) 光学镜头不得有明显的麻点、擦痕、气泡、霉斑和附着物；
b) 光学膜层应牢固、均匀，视场内不得有脱膜或脱胶现象；
c) 机械表面(包括遮光罩)应无掉色、无明显划痕和其他多余物；
d) 连接件、紧固件应连接可靠，不得有松动现象，紧固件应紧固到位；
e) 电连接器插针应无弯曲，插孔无堵塞现象；
f) 标识应准确、完整、清晰。
重量一般应小于8 kg。
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材料及元器件一般按 GJB 6395—2008 中的3.5的规定进行。
应力筛选一般根据应用范围，按GJB1032、QJ3138
的相应规定进行，试验后主要性能、接口及外观
应满足4.3、4.4及4.5中的要求。
老炼一般按QJ 908A
的相应规定进行，试验后主要性能、接口应满足4.3、4.4的要求。
环境适应性一般根据应用范围，按 GJB 150A、GJB 1027A—2005、QJ 2630
的规定进行，试验后主
要性能、接口及外观应满足4.3、4.4及4.5中的要求。
除另有规定外，星敏感器应满足 GJB 151A 的规定。
5年寿命末期可靠度≥0.918。
要求如下：
a) 光学及机械零件的制造和部件的装配应符合详细规范规定；
b) 所使用的印制电路板应符合 GJB 4057 的规定；
c) 电气安装应符合 QJ 165A的规定；
d) 在制造装配过程中按 GJB 5296 的规定严格控制多余物；
e) 软件应符合 GJB 2786A 的规定。
除任务书或合同书另有规定外，承制方应负责完成本标准规定的全部检验。必要时，使用方或上级
有关机构有权对本标准规定的任一项目进行检验。
星敏感器应符合4章～5章的要求。若详细规范中包含有超出本标准的检验内容，承制方所提交
检验的星敏感器还应符合相应的检验要求。
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若无特殊规定，检验环境应满足以下要求：
a) 温度：15℃~35℃;
b) 相对湿度：20%～75%;
c) 气压：试验场所气压；
d) 洁净度：十万级或以上；
e) 应有良好的接地及防静电措施。
检验用的仪器、设备应经检定合格，并在有效期内使用，设备的精度和量程应优于产品的精度和量
程要求。
出厂检验的项目、要求和方法见表1,各类星敏感器根据使用要求，选定相关试验。
表 1 出厂检验项目表
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GB/T 30111—2013
出厂检验的试验应符合表1的规定，若有一项不符合要求，而且确因产品质量所造成，则判为该产
品不合格。
未通过出厂检验的产品，承制方应查
明原因，排除问题进行修复，并提供修复情况报告后，再次进行
检验。
5.5.1.1 焦 距
5.5.1.1.1 测试框图
测试框图如图3所示。
style="width:6.82009in;height:0.81994in" />均匀光测
玻罗板
平行光管
星敏感器
光学系统
显微测量
系 统
图 3 焦距测试框图
5.5.1.1.2 测试步骤
对星敏感器的焦距测试步骤如下：
a)
选用焦距为星敏感器焦距3倍～5倍的平行光管，在其焦面处安装分化板并用均匀光源照明；
b) 调整平行光管、星敏感器光学系统及显微测量系统位置，使其同轴；
c)
星敏感器光学系统对玻罗板成像，通过显微测量系统测出玻罗板像的线对间距；
d)
由玻罗板的实际线对间距、玻罗板像的线对间距以及平行光管焦距计算星敏感器光学系统的
焦距。
5.5.1.1.3 数据处理
根据测试步骤，按公式(8)计算星敏感器的焦距：
style="width:1.38674in;height:0.74008in" /> …………………… (8)
式中：
f'— 星敏感器光学系统焦距，单位为毫米(mm);
fo'— 平行光管焦距，单位为毫米(mm);
y′—— 玻罗板像的线对间距，单位为毫米(mm);
y -—玻罗板的实际线对间距，单位为毫米(mm)。
5.5.1.2 相对孔径
光学系统的相对孔径用入瞳直径与焦距的比值表示。
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5.5.1.2.1 测试框图
测试框图如图4所示。
style="width:5.27334in;height:0.83336in" />光源
漫透屏
星敏感器
光学系统
显微测量
系统
图 4 入瞳直径测试框图
5.5.1.2.2 测试步骤
对星敏感器的入瞳直径测试步骤如下：
a)
将一块漫透屏放在被测光学系统的像方空间，光源经此屏以漫射光照亮被测光学系统的有效
光阑；
b)
用显微测量系统在被测光学系统物方直接对有效光阑的像(即入瞳)调焦，以能清晰地看到其
边缘；
c)
沿垂直于星敏感器光学系统光轴的方向移动显微镜，先后对准入瞳直径方向两个边缘，测量得
到的两读数之差就是被测光学系统的入瞳直径 D。
5.5.1.2.3 数据处理
星敏感器的相对孔径为星敏感器光学系统的入瞳直径 D 与5.5. 1.
1中所测星敏感器的焦距 f ' 的
比值，即
style="width:0.33339in;height:0.64658in" /> o
5.5.1.3 视场角
5.5.1.3.1 测试框图
测试框图如图5所示。
style="width:3.15327in;height:1.48654in" />单星模拟料
星敏感器
二维转台
图 5 视场角测试框图
5.5.1.3.2 测试步骤
对星敏感器的视场角测试步骤如下：
a)
按图5所示搭建测试光路，将星敏感器安装于二维转台之上，并使其后节点与二维转台回转中
心重合；
b)
将单星模拟器安放在星敏感器物方，调整星敏感器位置，转动转台，使星点在星敏感器成像面
上的轨迹与行(列)方向基本一致；
c)
星敏感器对星点目标进行成像，转动二维转台方位角使平行光管星点像分别至星敏感器探测
器水平方向的两个边缘，从二维转台读取角度值α₁和α2,则星敏感器水平方向的视场角见式
(9):
α=\|ai-α2\| ……… (9)
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d)
同理，转动二维转台俯仰角使平行光管星点像分别至星敏感器探测器垂直方向的两个边缘，
从二维转台读取角度值β和β2,则星敏感器垂直方向的视场角见式(10):
β= \| β- β \| (10)
式 中 ：
α —— 星敏感器水平方向视场角，单位为度(°);
β 星敏感器垂直方向视场角，单位为度(°);
αi 、α2— 星敏感器水平方向边缘视场对应二维转台角度值，单位为度(°);
β、β2— 星敏感器垂直方向边缘视场对应二维转台角度值，单位为度(°)。
5.5.1.4 工作光谱范围
按 GJB 2705— 1996 中的4.8.2. 1的方法进行。
5.5.1.5 弥散斑尺寸及能量分布
5.5.1.5.1 测试步骤
对星敏感器的弥散斑尺寸及能量分布测试步骤如下：
a)
按图5所示搭建测试光路，将被测星敏感器后节点与二维转台回转中心调整重合，并调节单星
模拟器光轴和星敏感器光轴重合；
b) 选择达到被测星敏感器衍射极限的星点并安装于单星模拟器焦面处；
c) 星敏感器采集星点图像并计算弥散斑尺寸及能量分布；
d)
转动二维转台，依次采集星点图像并计算星敏感器子午及弧矢方向弥散斑尺寸及能量分布。
5.5.1.5.2 数据处理
按以下步骤进行数据处理：
a)
以弥散斑灰度最大值为中心，在星点图像中选取合适的计算区域，根据式(11)、式(12)在所选
区域内计算弥散斑中心位置；
式 中 ：
style="width:2.43332in;height:1.54in" />
style="width:2.43992in;height:1.49996in" />
……………………
……………………
(11)
(12)
i、j —— 选定区域中像元的坐标位置，单位为像元个数；
f(i,j)— 选定区域中第 i 行 j 列所对应像元能量值，单位为DN 值 ；
Zo 、yo 弥散斑中心位置，单位为像元个数。
b)
对区域内能量分布进行归一化处理，按式(13)进行拟合，根据式(14)、式(15)计算能量集中度
及弥散斑尺寸；
style="width:5.04662in;height:0.71346in" />
style="width:2.94009in;height:1.25994in" />
…………………… (13)
……… ……… (14)
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d,=2x ………… ……… (15)
式 中 ：
j 、i - 选定区域中像元的行坐标为i, 列 坐 标 为j, 单位为像元个数；
io、jo — 弥散斑中心位置，单位为像元个数；
A(i,j) — — 能量分布，单位为 DN 值 ；
a — — 拟合系数；
d. — 弥 散 斑 尺 寸 ， 单 位 为 像 元 个 数 ；
—x 、x 、—m 、m 能量积分上下限，单位为像元个数；
m Xm — — 包含弥散斑的全部能量计算区域，单位为像元个数；
k — — 能量集中度， 一般取0.8。
注1:计算区域的选取原则：此区域足以包含弥散斑的全部能量。
注2:如需测量不同谱段下弥散斑尺寸及能量分布可在单星模拟器中加相应谱段带通滤光片进行测量。
5.5.1.6 太阳光抑制角
5.5.1.6.1 测试框图
测试框图如图6所示。
style="width:5.3133in;height:2.11332in" />探测器1
星敏感器
光学系统
二维转台
图 6 点源透过率(PST) 测试方框图
5.5.1.6.2 测试步骤
对星敏感器光学系统点源透过率(PST) 的测试步骤如下：
a)
将被测星敏感器安装于二维转台之上，使其后节点中心通过二维转台回转中心，并将被测星敏
感器物方对准杂散光测试仪光束出口，杂散光测试仪输出均匀平行光束，充满星敏感器入瞳；
b)
将杂散光测试仪中的探测器1安装于星敏感器入瞳位置，测量入瞳处辐照度；
c)
将杂散光测试仪中的探测器2安装于星敏感器像面位置，探测器2与星敏感器两者位置相对
固 定 ；
d)
旋转二维转台，用探测器2测量星敏感器不同视场角(大于或等于太阳光抑制角的视场角)像
面处的辐照度。
5.5.1.6.3 数 据 处 理
根据式(16)计算点源透过率：
式 中 ：
style="width:2.24672in;height:0.65318in" />
……………………
(16)
PST(0;)—— 点源透过率，无量纲；
E 。 —— 入瞳处辐照度，单位为瓦每平方米(W/m²);
E,(0,) — 不同视场角像面处的辐照度，单位为瓦每平方米(W/m²)。
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注：上述方法中所提到的星敏感器特指星敏感器光学系统(含遮光罩)。
5.5.1.7 星图信噪比
5.5.1.7.1 测试步骤
利用星模拟器在星敏感器动态范围内模拟不同亮度的星等，用星敏感器分别对不同亮度的星等进
行拍摄，在采集的星点图像中选取包含星点目标并大小合适的区域(一般选取5×5像元)计算图像灰度
值总和作为信号值，以此区域以外选择一定大小区域[一般选取(9×9像元)～(20×20像元)]范围计算
噪声值，按式(17)计算信噪比，如果信噪比满足式(2)要求，则符合要求。
5.5.1.7.2 数据处理
根据式(17)计算星图信噪比。
style="width:7.52667in;height:1.12002in" />
式 中 ：
SNR—— 信噪比；
SE — 以电子数表示的信号，单位为e-;
NE—— 以电子数表示的噪声，单位为e-;
N — 暗背景噪声和热噪声值，单位为 DN 值 ；
Se — 计算区域内的像元灰度值之和，单位为 DN 值 ；
Bc — 暗背景值，单位为 DN 值 ；
g — CCD 的增益，单位为 e-/DN。
5.5.1.8 恒星探测能力
5.5.1.8.1 恒星探测灵敏度
5.5.1.8.1.1 测试框图
测试框图如图7所示。
style="width:4.34004in;height:2.00002in" />标定系统
星模拟器
星敏感器
………
(17)
图 7 恒星探测灵敏度测试方框图
5.5.1.8.1.2 测试步骤
对星敏感器的恒星探测灵敏度测试步骤如下：
a)
首先用星模拟器模拟出所要求的最暗星等，同时用标定系统对模拟的星等进行标定，使其达到
详细规范的要求；
b) 用星敏感器对模拟的最暗星等进行拍摄，根据5.5.
1.7计算星图信噪比，若信噪比满足式(2)要
求，则星敏感器恒星探测灵敏度满足要求。
style="width:3.58673in;height:3.79324in" />GB/T 30111—2013
5.5.1.8.2 星识别概率及数量
根据5.5. 1.3中测量的视场角及5.5. 1.8.
1中测量的恒星探测灵敏度确定出的最暗星等，再代入式
(3)、式(4)中计算星识别概率及星识别数量。
5.5.1.9 畸 变
5.5.1.9.1 测试步骤
style="width:4.25335in;height:3.45994in" />
a) b)
图 8 畸变测试计算原理图
对星敏感器的畸变测试步骤如下：
a)
按图5所示搭建测试光路，将被测星敏感器后节点与二维转台回转中心重合，调整单星模拟
器、被测系统光轴平行；
b) 转动二维转台，依次采集星点图像，同时记录每个测试点 (i,j)
所对应的二维转台角度信息 (方位角为A ,俯仰角为E,);
c) 由星敏感器所采集星点图像，得到不同视场角对应的像高；
d) 根据视场角及对应的像高计算检定主距，并计算星敏感器畸变值。
5.5.1.9.2 数据处理
星敏感器畸变计算如图8所示，按以下步骤进行数据处理：
a) 计算检定主距：
分别计算俯仰角E=0 及方位角A,=0 时对应的星敏感器检定主距值f' 、f',,
见式(18)、式
(19):
style="width:2.66003in;height:0.91344in" /> (18)
style="width:2.59333in;height:0.90662in" /> (19)
由f' 、f', 计算检定主距f', 见式(20):
style="width:1.82664in;height:0.68002in" />
………
…………
(20)
b) 根据式(21)～式(24)计算各点 (i,j) 的畸变：
绝对畸变：
style="width:2.37337in;height:0.6666in" />
style="width:2.35339in;height:0.6534in" />class="anchor">GB/T 30111—2013
相对畸变：
式中：
A,— 测试点 (i,j)
E 测试点 (i,j)
子午方向： 0 x;=x',-x;
弧矢方向： 0y,=y';-y;
子午方向：
弧矢方向：
对应二维转台方位角，单位为度(°);
对应二维转台俯仰角，单位为度(°);
(
(
(23)
… ……………… (
21)
22)
24)
f′— 星敏感器检定主距，单位为微米(μm);
f'—E,=0 时，星敏感器检定主距，单位为微米(μm);
f/—A,=0 时，星敏感器检定主距，单位为微米(μm);
x' 测试点 (i,j) 对应子午方向实测像高，单位为微米(μm);
y' 。— 测试点 (i,j) 对应弧矢方向实测像高，单位为微米(μm);
x— 测试点 (i,j) 对应子午方向理想像高， x;=f' ·tanA,, 单位为微米(μm);
y — 测试点(i,j) 对应弧矢方向理想像高， yj=f' · (tanE,/cosA;),
单位为微米(μm);
0x;— 测试点 (i,j) 对应子午方向绝对畸变，单位为微米(μm);
0y; 测试点 (i,j) 对应弧矢方向绝对畸变，单位为微米(μm);
qx;— 测试点 (i,j) 对应子午方向相对畸变，单位为百分数(%);
qy;— 测试点 (i,j) 对应弧矢方向相对畸变，单位为百分数(%)。
5.5.1.10 单星测角精度
5.5.1.10.1 测试步骤
对星敏感器的单星测角精度测试步骤如下：
a)
按图5所示搭建测试光路，转动二维转台使星点目标位于星敏感器探测器靶面中心；
b) 判读此时星点坐标位置，同时记录二维转台角度值；
c)
在星敏感器有效视场内，转动二维转台方位角使星点像分别至星敏感器探测器水平方向不同
视场角下，星敏感器对星点坐标位置进行判读，同时记录每个视场角下二维转台方位角所对应
的角度信息；
d) 同理，记录每个视场角下二维转台俯仰角所对应的角度信息。
5.5.1.10.2 数据处理
根据式(25)计算方位方向的单星测角精度，根据式(26)计算俯仰方向的单星测角精度。
style="width:3.77993in;height:1.1066in" />n≥15) (25)
style="width:3.40658in;height:1.09318in" /> (n≥15) ( 26)
其中：
△A,=A,-A (27)
△E,=E,-E ( 28)
GB/T 30111—2013
式中：
style="width:3.85341in;height:0.69908in" />
style="width:3.82005in;height:0.72006in" />
……………………
……………………
(
(30)
29)
xo 、yo— 星点在星敏感器探测器靶面中心时的坐标位置，单位为像元个数；
Xj 、y;
星点在星敏感器探测器靶面不同视场时星点坐标位置，单位为像元个数；
A。、E。——星点在星敏感器探测器靶面中心时二维转台对应的方位角、俯仰角，单位为度(°);
A, 、E,——
星点在星敏感器探测器靶面不同视场时二维转台对应的方位角、俯仰角，单位为度(°);
f′ — 星敏感器焦距，单位为微米(μm);
探测器像元尺寸，单位为微米(μm);
n —— 测量点数。
5.5.1.11 姿态角测量精度
5.5.1.11.1 测试框图
测试框图如图9所示：
style="width:4.74659in;height:2.05326in" />星空 星敏感器
测试平台
图 9 姿态角测试方框图
5.5.1.11.2 测试步骤
对星敏感器的姿态角测量精度测试步骤如下：
a)
将星敏感器安装在天文观测站测试平台上，用星敏感器对天空中的恒星进行拍摄；
b) 星敏感器星图计算软件对星敏感器接收的恒星图像坐标进行解算；
c) 通过星图匹配算法对星图识别；
d) 经过旋转矩阵将恒星在星敏感器像空间坐标系中的坐标(x;,y;,-f')
转换为惯性坐标系 中的坐标(L;,M,,N,), 转换公式参见附录 A;
e) 依据式(31)计算姿态角测量精度：
式中：
a(a,o,γ)—— 0'(a,o,γ)——
θ(a,o,γ)——
 |
|
|
|---|
姿态角(偏航角、俯仰角、横滚角)测量精度，单位为(角)秒(");
星敏感解算的姿态角，单位为(角)秒(");
天文观测站测试平台提供的标准姿态角，单位为(角)秒(")。
在试验前需对天文观测站测试平台进行校准。
5.5.1.12 动态指标
按图5所示搭建测试光路， 依据4.3.
12中的要求设置二维转台转动速率及转动加速度，根据
GB/T 30111—2013
5.5.1.10 及[5.5.1.11](https://5.5.1.11
5.5.1.13 量化等级
将星敏感器对准均匀光源，调节光源亮度由暗变亮使探测器达到饱和，图像采集系统记录变化过程
中的图像数据，用计算机读取图像灰度值，探测器饱和时的灰度值应为2"-1,即量化等级就为要求的
n 位。
5.5.1.14 可控增益
按 GJB 2705—1996中的4.8.2.13的方法进行。
5.5.1.15 积分时间
按 GJB 2705—1996 中的4.8.2.6的方法进行。
5.5.1.16 初始捕获时间和数据更新率
按GJB 6395—2008中4.5.9的规定进行。
5.5.1.17 工作温度范围
按GJB 6395—2008 中4.5.11的方法进行。
5.5.1.18 绝缘电阻
应使用100 V 兆欧表测量。
5.5.1.19 外壳表面电气连通性
应使用毫欧表测量。
5.5.1.20 功耗
在预置的环境条件下，将仪器全系统全部开启，用精密万用表测量系统工作时的电压和电流，计算
系统功耗，见式(32):
P=UXI …………………… (32)
式中：
U—— 电压，单位为伏特(V);
I—— 电流，单位为安培(A);
P— 功耗，单位为瓦特(W)。
按GJB 6395—2008
中4.5.17～4.5.19的方法分别对电接口、机械接口和光学基准、热接口进行
检测。
应在透射光或反射光下用4倍～10倍放大镜对4.5中a)项目视检查，同时目视检查4.5中
b)、c)、
d)、e)、f)项。
应使用符合量程范围的台秤进行测量。
GB/T 30111—2013
按GJB 6395—2008中4.5.1的方法进行。
星载产品按QJ3138 的方法进行，机载、弹载及舰船载产品按GJB 1032
的方法进行。
老炼试验方法按 QJ 908A 的规定进行。
加速度、振动、冲击、湿热及温度存储试验按 GJB 150A
的规定进行，热循环试验方法按 GJB
1027A—2005进行，热真空及热平衡试验方法按 QJ 2630
进行，抗辐射试验方法按详细规范的规
定进行。
电磁兼容性的试验方法按GJB 152A 的规定进行。
5.5.10 设计寿命及可靠性
根据GJB/Z299C
给出的失效率数据、任务时间对星敏感器设计工作寿命及可靠性进行分析预计
评估。
应检查下列文件资料：
a)
星敏感器的原材料、原器件选择及加工的各种证明文件(包括检验合格证、验收报告及元器件
质量分析报告);
b)
星敏感器在生产调试和所有试验过程中的详细记录(包括试验环境条件、检查设备、检测数据
及试验结果等),尤其是出现故障、性能异常及损坏等现象时，需重新查验各项试验过程的详
细记录，分析结果、处理方法等试验技术报告；
c) 产品履历书、产品测试覆盖性检查报告和产品证明书。
星敏感器的标志应符合详细规范的规定，图示、标志应符合GB/T 191
的相关规定，标志应醒目、清
晰、牢固。标志的内容包括：产品代号、名称、编号。
星敏感器的包装要求如下：
a) 星敏感器的外包装应符合 GB/T 191 的相关规定；
b)
包装箱内应有防潮、防振防腐蚀等措施，并按详细规范的规定采取防静电、防污染措施。
GB/T 30111—2013
星敏感器的装箱要求如下：
a)
星敏感器应装入包装箱内贮存，装箱单应包括：产品名称、数量、编号、附件清单、有关文件(证
书、履历书等);
b)
有防潮、防震、防倒置、防静电等特殊要求的产品，应在箱外贴上明显的标志。
星敏感器的运输和贮存要求如下：
a)
装有星敏感器的包装箱，在有关规定的运输条件下应不受损伤，避免雨淋、跌落、长期暴晒和剧
烈的冲击、振动；
b) 星敏感器应装入包装箱内贮存，贮存时间一般为一年，贮存温度10℃~30
℃、相对湿度 20%～60%、大气压力86 kPa～106
kPa,贮存场所应无腐蚀性气体，无强辐射，无明显机械 振动。
GB/T 30111—2013
(资料性附录)
姿态角计算原理与计算公式
A.1 姿态角计算原理示意图
style="width:4.61994in;height:3.38668in" />
图 A.1 星敏感器三轴姿态示意图
如图 A.1 所示，O-X,YZ, 是惯性坐标系(F₁),S-XsYsZs
是星敏感器的像空间坐标系(Fs)。 星敏
感器的姿态角由摄影方向(Zs
轴的负方向)的赤经α,赤纬δ,以及像平面的旋角γ组成，具体定义如下：
偏航角α——Zs 轴负方向在X,Y, 面上的投影与X, 轴的夹角，从X,
轴起逆时针计量； 俯仰角δ——Zs 轴负方向与它在 XY,
面上的投影之间的夹角，从投影线起逆时针计量；
横滚角γ— Zs 轴在YsZs 面上的投影与Ys 轴的夹角，从投影线起顺时针计量。
A.2 计算公式
A.2.1 计算旋转矩阵
F₁ 经过三次旋转可成为 Fs, 具体旋转为：第一次绕 Z₁ 轴旋转α+3π/2,此时 Xs
轴处于与摄站子 午面垂直的位置；第二次绕旋转后的 Xs 轴旋转δ+π/2,使Z,
轴与Zs 轴重合；第三次绕两次旋转后的
Z(Zs 或 Z₁) 轴旋转γ,则F₁ 与 Fs 重合。用Ms 表示这个旋转矩阵，则：
style="width:12.13339in;height:1.2067in" />
style="width:2.26654in;height:1.24014in" />
其中：
a =sinacosy—cosasinosiny …………… … …(A. 1)
a2=—sinasiny—cosasindcosy … … … … … … … …(A.2)
a3 =—cosa coso … … … … … … … …(A.3)
b₁=—cosacosy -sinasinosiny …… … … …(A.4)
style="width:3.1067in" />class="anchor">GB/T 30111—2013
b₂=cosasiny —sinasino cosy
b₃=sinacoso
c₁=cososiny
c,=cosocosy
c3 =-sinð
由以上九个参数可以求得α、δ、γ分别为：
style="width:1.82664in;height:0.62656in" />
δ=arcsin(-c₃)
style="width:1.78668in;height:0.57992in" />
A.2.2 计算旋转矩阵的方向余弦
… … … … … … … …( A.5)
…… …………… (A.6)
…… …………… (A.7)
…… ………… (A.8)
… … … … … … … …(A.9)
… … … … … … … …(A. 10)
… … … … … … … …(A. 11)
… … … … … … … …(A. 12)
设某颗星在惯性坐标系中的坐标为(L,,M,N,),
在星敏感器像空间坐标系中的坐标为(x;,
y;,-f'), 其中f '为星敏感器焦距，则可根据式(A. 13) 、式(A. 14) 、式(A.
15) 计算出旋转矩阵的9个
方向余弦，代入式(A. 10) 、式(A. 11) 、式(A. 12)
可得到星敏感器的瞬时姿态角的最小二乘解。
式中：
style="width:7.80672in;height:8.1991in" />
… …(A. 13)
… …(A. 14)
…(A. 15)
a; 、b; 、c/(i=1,2,3)—— 姿态矩阵的方向余弦；
i — 为恒星数量。
注：此处姿态描述是基于欧拉角的姿态参数，同时采用最小二乘法求解姿态角的算法。
更多内容 可以 GB-T 30111-2013 星敏感器通用规范. 进一步学习