? ?基于CMOS APS的星敏感器
有源型CMOS圖像傳感器，是上世紀90年代美國JPL 研發(fā)的一種CMOS圖像傳感器。與CCD 星敏感器相比，APS 星敏感器具有明顯的不同，主要表現(xiàn)為：較寬的視場（20°×20°）。大的視場有更多的較亮的導航星，星敏感器星等閾值可以降低、光學部分的重量減輕、導航星表的容量減少。采用CMOS圖像傳感器。CMOS 圖像傳感器把光敏陣列、驅(qū)動和控制電路、模擬信號處理電路、存儲器、A/D 轉(zhuǎn)換器、全數(shù)字接口電路等完全集成在一起，實現(xiàn)單芯片數(shù)字成像系統(tǒng)，并且是單電壓電源供電，它具有極低的功耗、數(shù)據(jù)可重復(fù)性讀出方式，減少了系統(tǒng)噪聲。
APS圖像傳感器具隨機窗口讀取能力，這種能力簡化了接口，使系統(tǒng)小型化。單片ASIC（特殊用途集成電路）集成了星敏感器所有功能，芯片集成了I2C 總線接口、快速的像心提取邏輯、微處理器（8051）、存儲器等等，使星敏感器的體積減小、功耗降低。APS 星敏感器硬件系統(tǒng)得以簡化，避免了電荷轉(zhuǎn)移效率的限制，具有更好的抗輻射能力。由于像元結(jié)構(gòu)集成了多個功能晶體管的原因，CMOS圖像傳感器暗電流，固定模式噪聲和響應(yīng)不均勻性較高，并且較低的填充率直接影響亞像元插分精度。
以圖4所示AeroAstro Miniature Star Tracker（MST）為例，使用Fillfactory 的STAR1000 CMOS 圖像傳感器，尺寸很小，重300 g，功耗2 W，成本很低，但精度稍差，為70 arcsec（3σ）。為研制更小型、更低功耗的星敏感器，國際上的主要星敏感器供應(yīng)商都在積極研究基于CMOS 圖像傳感器的星敏感器及其相關(guān)技術(shù)，并已取得實用化成果。表2 為各種APS 星敏感器的性能比較。
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