CMOS APS辐射损伤对星敏感器星图识别影响机理与识别算法

作     者：冯婕 崔益豪 李豫东 文林 郭旗 

作者机构：中国科学院新疆理化技术研究所 新疆电子信息材料与器件重点实验室 中国科学院大学 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2022年

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号：12175307) 自治区天山青年计划项目（批准号：2019Q85）资助的课题 

摘      要：为分析恶劣空间辐射环境导致星敏感器性能退化、姿态测量精度降低的原因，深入研究了;Co-γ 射线辐射环境下互补金属氧化物半导体有源像素传感器（Complementary Metal Oxide Semiconductor Active Pixel Sensor，简称CMOS APS）电离总剂量效应对星敏感器星图识别的影响机理。通过搭建外场观星试验系统，实际观测天顶和猎户座天区，经过星图数据采集、星点提取与星图识别等试验流程，获得;Co-γ 射线辐照后CMOS APS噪声对星图背景灰度均值、识别星点数量的影响机理，并提出一种寻找被辐射噪声湮没星点的识别算法。通过理论推导分别建立了CMOS APS暗电流噪声、暗信号非均匀性噪声和光响应非均匀性噪声与星点质心定位误差的定量关系。研究结果表明;Co-γ 射线辐照后星敏感器星图背景灰度均值增大、星点识别数量减少，CMOS APS辐照后噪声增大导致星点质心定位误差增大，从而影响星敏感器的姿态定位精度，该研究结果为高精度星敏感器的设计和抗辐射加固提供一定的理论依据。