[科普中国]-太阳传感器

机制

有各种类型的太阳传感器，其技术和性能特征不同。 太阳存在传感器提供二进制输出，指示太阳在传感器的视野范围内。 相比之下，模拟和数字太阳传感器分别通过连续和离散的信号输出来表示太阳的角度。2

在典型的太阳传感器中，在矩形室顶部的薄狭缝允许一排光线落在腔室底部的光电检测器单元阵列上。 在这些电池中感应出电压，这是电子注册的。 通过将两个传感器彼此垂直取向，可以完全确定太阳的方向。

通常，多个传感器将共享加工电子产品。

标准有许多设计和性能标准决定了太阳传感器型号的选择：3

（1）视野；

（2）角度分辨率；

（3）准确性和稳定性；

（4）质量和体积；

（5）输入电压和功率；

（6）输出特性（包括电气特性，更新频率，非线性和编码）；

（7）耐久性（包括辐射硬化和耐受振动和热循环）；

应用天体导航天文导航，也称为天文学，是定位固定的古老科学，使航海家能够通过空间过渡，而不必依靠估计的计算或推算来了解其位置。天体导航使用“景点”，或在天体（太阳，月亮，行星或星星）和可见的地平线之间拍摄的角度测量。太阳是最常用的，但导航者也可以使用月球，一颗星球，北极星，或其他57个航海星，其坐标在航海年历和空中历书中列出。

天体导航是使用天体和可见水平线之间的角度测量（瞄准镜）来定位人们在地球上，陆地上和海上的位置。在给定的时间，任何天体都直接位于地球表面的一个点上。这一点的纬度和经度被称为天体的地理位置（GP），其位置可以从那年的“航海年鉴”中的表格中确定。

天体和可见水平线之间的测量角度与天体GP与观测者的位置之间的距离直接相关。经过一些计算，被称为视力减小，该测量用于绘制导航图上的位置线（LOP）或绘制工作表，观察者的位置位于该行的某处。 （LOP实际上是地球上一个非常大的圆圈，围绕着观察到的天体的GP的一小段。观察者位于地球上这个圆周的任何地方，测量同一天体的角度在地球上方在这个时刻的地平线上，将观察到身体与地平线上方相同的角度）。两个天体的景象在图表上给出两条这样的线，与观察者的位置相交（实际上，两个圆将导致两个因为距离估计的位置很远，可以丢弃一个可以丢弃的景点，如下图所示。大多数导航员将使用三到五颗星的景点，如果它们可用，因为这将导致只有一个共同的交叉点，并最大限度地减少错误的机会。这个前提是最常用的天体导航方法的基础，被称为“高度拦截法”。3

还有其他几种天体导航方法，它们还将使用六分仪观测，例如中午视野和更古老的月球距离法提供位置查找。约书亚·斯洛库姆（Joshua Slocum）在世界首次记录的单手环游中使用了月球距离法。与高度截距方法不同，中午视线和月球距离方法不需要准确的时间知识。天体导航的高空拦截方法要求观察者在观察天体时就会知道格林威治标准时间（GMT），即每四秒钟一次，即时间源（通常是计时器或飞机） ，一个准确的“黑客手表”）是错误的，该位置将被关闭大约一个海里。

角度测量多年来，精确的角度测量发展。一个简单的方法是将手伸出地平线，伸出手臂。小手指的宽度是伸出臂长度刚刚超过1.5度的角度，可以用于估计太阳从水平面的高度，因此估计到日落之前的时间。需要更准确的测量，导致了许多越来越精确的仪器的开发，包括kamal，astrolabe，octant和六分仪。六分仪和八分圆是最准确的，因为它们测量地平线上的角度，消除了仪器指针放置引起的错误，并且因为它们的双镜像系统会取消仪器的相对运动，从而显示出物体和视野的稳定视图。

导航仪以度数，弧分和弧秒来测量地球上的距离。航海英里定义为1852米，但也是（不小心）沿着地球上的子午线一分钟的角度。 Sextant可以精确读取到0.2分钟以内。所以观察员的位置可以在理论上确定在0.2英里（约400码）（370米）内。大多数海洋导航员从一个移动的平台射击，可以实现1.5英里（2.8公里）的实际准确度，足够在不明朗的地方安全航行[需要引用]

星追踪器星形跟踪器是使用光电元件或相机测量恒星位置的光学装置。由于许多恒星的位置已经由天文学家以高精度测量，卫星或航天器上的星形跟踪器可用于确定航天器相对于星星的方向（或姿态）。为了做到这一点，星际追踪器必须获得星星的图像，测量它们在航天器的参考系中的明显位置，并且识别星星，使得它们的位置可以与星号目录中的已知绝对位置进行比较。星际跟踪器可以包括通过将观察到的星星的模式与天空中的已知星形图案进行比较来识别星星的处理器。4

星际跟踪器是早期远程弹道导弹的重要组成部分，在惯性导航系统（INS）对洲际范围不够准确的时代。选择指南星座取决于时间，由于地球的旋转和目标的位置。通常，将使用几颗亮星的选择。对于纯星跟踪系统，某种记录机制（通常为磁带）预先记录了一个表示星期在一天中的角度的信号，并在发射时将磁带转发到适当的时间。在飞行中，磁带上的信号用于大致定位望远镜，以便它指向恒星的预期位置。在望远镜的焦点是光电池和某种信号发生器，通常是称为斩波器的旋转盘。斩波器使星星重复出现并消失在光电管上，然后平滑信号以产生交流输出。将该信号的相位与磁带上的相位进行比较以产生引导信号。该系统可以通过将其与INS组合来进一步改进，在这种情况下，INS上的附加电路产生参考信号，从而无需分离磁带[2]这些“恒星惯性”在20世纪50年代至80年代尤其普遍，尽管有些系统使用它。4

目前有许多型号。需要高灵敏度的星形跟踪器可能被来自航天器反射的阳光或来自航天器推进器的废气羽流（太阳光反射或星际跟踪窗口的污染）混淆。除了各种误差光源（球面像差，色差等）之外，星形跟踪器还容易受到各种误差（低空间频率，高空间频率，时间等）的影响。明星识别算法（行星，彗星，超新星，相邻星星的点扩散函数，其他附近的卫星，地球上大城市的点光源污染的双峰特征等）也有许多潜在的混乱来源， ）。共有57颗明亮的导航星。然而，对于更复杂的任务，整个星空数据库用于确定航天器的方位。用于高保真态度确定的典型明星目录来自标准基本目录（例如来自美国海军天文台），然后过滤以除去有问题的恒星，例如由于明显的幅度变化性，颜色指数不确定性或位置在赫兹斯普龙 - 罗素图中表示不可靠。这些类型的明星目录可以将数千颗恒星存储在航天器上的内存中，或者使用地面站上的工具进行处理，然后上传。