质子瞬态效应导致星敏感器伪星点产生机理及识别方法研究
批准号:
12175307
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
冯婕
依托单位:
学科分类:
材料与器件辐照损伤
结题年份:
2025
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
郭旗、李小龙、陈亚文、傅婧、王海川、荀明珠
中文摘要
星敏感器如今已成为卫星高精度姿态控制系统中不可缺少的导航信息测量装置,然而卫星经过南大西洋异常区时,由于成像器件质子瞬态效应产生的部分亮斑被误认作星点导致星敏感器姿态测量异常甚至致盲。由于对伪星点产生机理和伪星点导致星敏感器姿态测量异常的作用机制缺乏深入认识,因此无法有效识别伪星点。本项目以基于CMOS APS的星敏感器作为研究对象,通过地面试验、粒子输运仿真和器件工艺仿真获得不同入射条件、不同微观物理过程与不同特征参数瞬态亮斑的对应关系,揭示伪星点产生机理。建立伪星点与真星点特征参数表征与提取方法,获得二者成像特征规律,阐明伪星点对星敏感器姿态测量影响机制,并将二者成像特征规律作为先验知识加入到计算机机器学习中,形成融合先验知识的伪星点识别方法。项目的实施可有效提高SAA区星敏感器识别星图成功率,为保障卫星在轨安全可靠运行提供强有力的技术支撑。
英文摘要
Nowadays, the star sensor has become an indispensable navigation information measurement device in the high-precision satellite attitude control system. However, when the satellite passes through the South Atlantic Anomaly (SAA) region, some bright spots induced by proton transient effect of the imaging device are mistaken as stars, which leads to the abnormal attitude measurement and blindness of the star sensor. Due to the lack of deep understanding on pseudo-star points generation mechanism and the mechanism of pseudo-star points causing abnormal attitude measurement of star sensor, it is hard to effectively identify pseudo-star points. In this project, star sensor based on CMOS APS is taken as the research object. Through ground tests, particle transport simulation and device process simulation, the corresponding relations of transient bright spots with different incident conditions, different microscopic physical processes and different characteristic parameters are obtained. The generation mechanism of pseudo-star points is revealed. The extraction methods of characteristic parameters for pseudo-stars and true stars are established.The image characteristics of pseudo-stars and true stars elucidate influence mechanism of pseudo-stars on the attitude measurement of star sensor. The image characteristics of pseudo-stars and true star can be added to computer machine learning as prior knowledge, so as to form a pseudo-star recognition method. The implementation of the project can effectively improve the success rate of star map recognition by the star sensor in SAA area, and provide strong technical support for the reliability of the satellite in orbit.
本项目以搭载 CMOS 图像传感号星敏感器为研究对象,针对不同能量质子、不同角度入射星敏感器产生伪星点的机理、伪星点与星点特征参数的表征与识别的两个科学问题,基于试验和仿真开展质子瞬态效应导致星敏感器伪星点产生机理及识别方法研究研究。.通过项目的实施,揭示了CMOS 图像传感器单粒子瞬态效应机理,获得了瞬态亮斑特征规律,在对瞬态亮斑产生机理和特征规律深入认识的基础上,依据瞬态亮斑与星点灰度特征的差异,建立了基于支持向量机的瞬态亮斑分类算法,有效提高了星敏感器在空间辐射环境下运行可靠性。通过质子辐照试验获得了不同入射条件下瞬态亮斑特征规律,阐明质子入射位置对瞬态亮斑内部灰度值的影响机制;结合仿真获得了不同像素工艺结构下器件内部参数变化的微观物理过程,确定了影响像素瞬态响应的关键因素。搭建星敏感器测试系统,实现星图获取至姿态输出的全工作流程,确定了星图识别错误是导致星敏感器姿态输出异常的主要原因。通过分析多种星图识别算法的匹配过程和识别结果,阐明了瞬态亮斑对不同类型星图识别算法识别成功率的影响机制,建立了基于支持向量机的瞬态亮斑分类算法。.本研究工作不仅为 CMOS 图像传感器的抗单粒子加固提供了理论基础还为星敏感器抗辐射软件加固设计提供了技术支撑,有效保障了卫星的在轨安全可靠运行。
CMOS APS辐射损伤对高动态星敏感器星点像斑拖尾复原影响机制
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批准号:12575307
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项目类别:面上项目
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资助金额:54.00万元
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批准年份:2025
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负责人:冯婕
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依托单位:
质子瞬态效应导致星敏感器伪星点产生机理及识别方法研究
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批准号:12175307
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项目类别:面上项目
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资助金额:64万元
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批准年份:2021
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负责人:冯婕
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依托单位:
基于CMOS APS的星敏感器空间辐射损伤传递机制研究
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批准号:11805269
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2018
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负责人:冯婕
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依托单位:
国内基金
海外基金