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题名	CMOS图像传感器在星敏感器中应用研究
作者	刘智
学位类别	博士
答辩日期	2004
授予单位	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
授予地点	长春光学精密机械与物理研究所
导师	郝志航
关键词	星敏感器 CMOS图像传感器 有源像元传感器 卷帘式快门 亚像元细分
其他题名	Study on Application Technique of CMOS Imager in Star Tracker
中文摘要	星敏感器是一种以恒星为参照系，以星空为工作对象的高精度的空间姿态测量装置，是迄今为止最精密且漂移最小的姿态测量部件，经常为卫星、洲际战略导弹，宇宙飞船等航空航天飞行器提供准确的空间方位和基准，并且与惯性陀螺一样都具有自主导航的能力，具有极为重要的应用价值。CCD目前是星敏感器中的标准图像传感器件。然而在长期的应用过程中发现CCD器件存在着诸多缺点，如抗空间辐射的能力比较差、所需要的电源种类比较多、图像电荷须经串行顺序输出才能到达输出端、制造工艺复杂且无法与通用集成电路制造工艺兼容等。随着技术的不断发展，对星敏感器的姿态精度、体积、重量和功耗等技术指标提出了越来越高的要求，基于上述原因，CCD的星敏感器电子学设计复杂，体积、功耗无法进一步减小。近年来得到快速发展的CMOS图像传感器与CCD一样都属于固态成像器件。不同的是，CMOS图像传感器将图像传感部分和控制电路高度集成在同一芯片里，其体积不仅明显缩小，而且功耗也大大降低，只相当于CCD的三分之一到十分之一，具有重量轻、高可靠、高集成、低成本、宽动态范围、抗辐射和没有拖影等众多优点，克服了上述CCD器件的固有缺点，充分满足了星敏感器对图像敏感器件的要求，因此具有在星敏感器中应用的巨大潜力。世界各主要星敏感器研究所都在对基于CMOS图像传感器的各种姿态敏感器如地球敏感器、太阳敏感器和星敏感器等进行认真研究，目前已经取得了一些重要进展。本文的主要研究目的就是准备将CMOS图像传感器引入星敏感器，对其在星敏感器中应用的可行性和应用方法进行研究。围绕着CMOS图像传感器在星敏感器中应用的具体目标，本文主要做了以下研究工作：1．在分析、比较和归纳有关文献和专著的基础上，本文首先对星敏感器的主要发展背景、发展现状和发展趋势做了简要介绍。2．在对国内外CMOS图像传感器的发展背景、发展现状和发展趋势介绍的基础上，对CMOS图像传感器的工作原理、结构、技术指标特性等进行了较详细的分析和讨论，对几种典型CMOS图像传感器的性能参数进行了分析，并对CMOS图像传感器和CCD的性能进行了对比，对国内外CMOS图像传感器在星敏感器中应用研究的现状进行了简要介绍。3．以典型CMOS图像传感器IBIS5为研究对象，从探测灵敏度和精度两方面，对CMOS图像传感器在星敏感器中应用的可行性进行了讨论和分析，对应注意的其它问题也进行了讨论。4．在CMOS图像传感器工作原理和特性参数的分析基础上，设计了基于CMOS图像传感器IBIS5和0V7620的实验星敏感器。5．利用实验星敏感器，对CMOS图像传感器的暗电流及其不均匀性、静态质心测量精度、卷帘式快门和亚像元内插细分精度进行了实验侧试，并对实验结果进行了分析和讨论。在原理分析和实验结果讨论的基础上，本文最后给出了结论。结论表明：CMOS图像传感器完全可以作为星敏感器中的图像传感器件，组建新一代体积小、重量轻、功耗低和强抗辐射能力的新型星敏感器。
语种	中文
公开日期	2012-03-21
页码	153
内容类型	学位论文
源URL	[http://159.226.165.120//handle/181722/2031]
专题	长春光学精密机械与物理研究所_中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	刘智. CMOS图像传感器在星敏感器中应用研究[D]. 长春光学精密机械与物理研究所. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所. 2004.

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