臺灣博碩士論文加值系統

太陽感測器是衛星姿態控制系統中常用的姿態測量元件之一，透過感測
太陽相對於衛星本體的位置向量，配合已知太陽感測器安裝於衛星的位
置，則可推估衛星本體姿態的光學感測器。本論文針對一立方衛星姿態
估測所需的太陽感測器建構功能量測平台，由於立方衛星經費、空間、
電源及重量限制，本論文依據國內外相關研究提出將整合多個數位光感
測晶片成為太陽感測系統的方案。為了驗證此系統之功能，本論文建構
一量測平台以驗證此系統之可行性，並進一步選擇適當感測器安裝位
置。本量測平台主要包括一旋轉平台與無線資料擷取系統，透過可控制
轉速與位置的旋轉平台，配合等比例的衛星外觀模型，選擇適當位置安
裝太陽感測器。本量測平台已達成定轉速旋轉控制，並可同時擷取光感
測器資料。

Sun sensors are one of the most popular instruments for attitude determination
in the attitude control systems of satellites. Sun sensors are used to find the
sun vector with respect to the satellite and to estimate the attitude of satellite
by the given installation positions of sun sensors. This thesis describes the
establishment of a platform for performance evaluation of sun sensors in a
Cubesat. Due to the constraints of the budget, space, power and weight, a
sun sensor designed based on multiple digital light sensors is proposed in this
thesis. To verify the feasibility and functions of the proposed sun sensor system,
a measurement platform is established. Then the proper installation place of
sun sensors can be selected. This platform mainly includes a rotational motion
platform and a set of wireless data acquisition system. The platform has controllable
speed and position. A mockup of satellite is built with proper placement of sun
sensors. This platform can perform the rotational speed control and collect the
data from sun sensors.

中文摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i
英文摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii
誌謝. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii
目錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv
表目錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v
圖目錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi
符號說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix
第一章緒論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 研究目的與動機. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 文獻回顧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 章節安排. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
第二章太陽感測器基本原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1 太陽感測器簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 各種太陽感測器特點. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2.1 太陽感測器分類. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2.2 0-1”型太陽感測器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2.3 數位型太陽感測器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.4 類比型太陽感測器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3 向量估測. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.3.1 軌道模型之太陽向量估測. . . . . . . . . . . . . . . 9
2.3.2 光感測器量測. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
第三章太陽感測器測試平台設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.1 太陽感測器系統架構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.2 旋轉平台系統. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.2.1 控制系統. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.3 無線資料擷取系統. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.4 衛星本體光感測器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
第四章實驗結果與分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.1 第一種感測器安裝位置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.2 第二種感測器安裝位置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
第五章結論與未來展望. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
英文論文大綱. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

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