GB/T 30111-2013 星敏感器通用规范

ICS17.180.30

N35

中华人民共和国国彖标准

GB/T30111—2013

星敏感器通用规范

Generalspecificationforstarsensor

2013-12-17发布2014-05-15实施

GB/T30111—2013

目次

前言m

i范围1

2规范性引用文件1

3术语和定义1

4技术要求2

4.1总则2

4.2星敏感器坐标系2

4.3光电性能2

4.4接口5

4.5外观5

4.6重量5

4.7材料及元器件6

4.8应力筛选6

4.9老炼6

4.10环境适应性6

4.11电磁兼容性6

4.12设计寿命及可靠性6

4.13制造质量6

5检验规则6

5.1责任6

5.2检验条件7

5.3出厂检验7

5.4判定规则8

5.5检验方法8

5.6文件资料检查17

6交货准备17

6.1标志17

6.2包装17

6.3装箱18

6.4运输和贮存18

附录A（资料性附录）姿态角计算原理与计算公式19

T

GB/T30111—2013

■ir■■i

刖吕

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准由全国空间科学及其应用标准化技术委员会(SAC/TC312)归口。

本标准起草单位：中国科学院西安光学精密机械研究所。

本标准主要起草人:赵建科、张周锋、张洁、周艳、任珊红、薛勋。

m

GB/T30111—2013

星敏感器通用规范

1范围

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。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本

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/T191包装储运图示标志

GJB15OA军用装备实验室环境试验方法

GJB151A军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求

GJB152A军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量

GJB/Z299C电子设备可靠性预计手册

GJB1027A—2005运载器、上面级和航天器试验要求

GJB1032电子产品环境应力筛选方法

GJB2705—1996星载CCD相机通用规范

GJB2786A军用软件开发通用要求

GJB4057军用电子设备印制电路板设计要求

GJB5296多余物控制要求

GJB6395—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

QJ908A电子产品老炼试验方法

QJ2630卫星组件空间环境试验方法

QJ3138航天产品环境应力筛选指南

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

星敏感器starsensor,startracker

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pointsourcetransmission

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signaltonoiseratioofstarimage

星图中星目标信号与噪声的比值。

1

GB/T30111—2013

3.4

最暗星等limitingmagnitude

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detectionsensitivityofstarmagnitude

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initialcapturetime

星敏感器从开始积分（曝光）至输岀有效姿态信息的时间间隔。

4技术要求

4.1总则

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。

4.2星敏感器坐标系

以星敏感器光学系统光轴与探测器靶面交点为坐标原点（儿以光轴为Z轴，垂直于Z轴并平行于

探测器靶面行方向为X轴，列方向为丫轴，X轴、Y轴、z轴成右手正交坐标系，如图1所示。

图1星敏感器坐标系

4.3光电性能

4.3.1焦距

一般应在10mm〜250mm之间选取。

4.3.2相对孔径

一般应在1:0.8〜1:6之间选取。

4.3.3视场角

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。

2

GB/T30111—2013

4.3.4工作光谱范围

一般应在0.3(um〜0.9卩m之间选取。

4.3.5弥散斑尺寸及能量分布

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5X5个像元

以内。

4.3.6太阳光抑制角

太阳光抑制角图如图2所示。

图2太阳光抑制角示意图

太阳光抑制角(0,)—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(0)W1(T7(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(仇)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。

4.3.7星图信噪比

星图信噪比应满足式(2)的要求：

SNR$Vth(2)

式中：

SNR星图信噪比；

——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50

4.3.8恒星探测能力

4.3.8.1恒星探测灵敏度

星敏感器的最暗星等一般应在4.5mv~6.5mv之间。

3

GB/T30111—2013

4.3.&2星识别概率及数量

星识别概率按式（3）计算:

V1

Px=1-Se^F0VNUA!(3)

Z:—0

星识别数量按式（4）计算:

2it—4arccos[sin代

12丿一

=6.57X“叫”、'X4兀4)

式中：

Apov——星敏感器有效视场角，单位为度（°）；

Pv——在星敏感器有效视场内，探测到N颗星的概率；

Npov——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。

4.3.9畸变

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"（Lt）。单星测角精度按式

（5）计算：

AFOV

singlestar»t/、kx>.y)centroid/、卫600(5)

Npixel

式中:

:singlestar——单星测角精度,单位为（角）秒（"）；

AFOV—子午（或弧矢）视场角，单位为度（°）;

—

Npixel——探测器水平（或垂直）方向上的有效像元数，单位为像元个数；

(.r,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〃（"），分別按式（6）、式（7）计算姿态角测量精度：

Wsinglestar

X(6)

Osep

pitchyawSsinglestar(7)

、；'NFOV

式中：

aroll——横滚方向姿态角测量精度,单位为（角）秒（"）；

。应h——俯仰方向姿态角测量精度,单位为（角）秒（"）；

"yaw偏航方向姿态角测量精度,单位为（角）秒（”）；

九p——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l°/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。

4

GB/T30111—2013

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0.1ms〜1000ms之间可调。

4.3.16初始捕获时间

一般应小于10s。

4.3.17数据更新速率

一般应在0.5Hz〜50Hz之间选取。

4.3.18工作温度范围

一般应在一40°C〜+70°C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10mn0

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10mflo

4.3.21功耗

功耗一般应小于50Wo

4.4接口

接口一般按GJB6395—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。

4.5外观

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。

4.6重量

重量一般应小于8kg0

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GB/T30111—2013

4.7材料及元器件

材料及元器件一般按GJB6395—2008中的3.5的规定进行。

4.8应力筛选

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。

4.9老炼

老炼一般按QJ908A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。

4.10环境适应性

环境适应性一般根据应用范围，按GJB150A.GJB1027A—2005.QJ2630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。

4.11电磁兼容性

除另有规定外，星敏感器应满足GJB151A的规定。

4.12设计寿命及可靠性

5年寿命末期可靠度$0.918。

4.13制造质量

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GJB4057的规定；

c）电气安装应符合QJ165A的规定；

d）在制造装配过程中按GJB5296的规定严格控制多余物；

e）软件应符合GJB2786A的规定。

5检验规则

5.1责任

5.1.1检验责任

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。

5.1.2合格责任

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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GB/T30111—2013

5.2检验条件

5.2.1检验环境条件

若无特殊规定，检验环境应满足以下要求:

a）温度：15°C〜35°C；

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。

5.2.2检验用的仪器及设备一般要求

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。

5.3出厂检验

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

序号检验项目要求检验方法

1光电性能4.35.5.1

2接口4.45.5.2

3外观4.55.5.3

4重量4.65.5.4

5材料及元器件4.75.5.5

6应力筛选4.85.5.6

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