什么是光学导航敏感器？

　　还记得那张由＂天问一号＂火星探测器传回的地月合影吗？照片中地球与月球一大一小，均呈新月状，在黑色天幕的映衬下，仿佛正微笑着与＂天问一号＂告别。这张照片怎么拍的？正是通过天问一号探测器上的光学导航敏感器自主曝光拍摄完成的。
　　图源丨国家航天局
　　那么，光学导航敏感器是什么？
　　光学导航敏感器是指应用于空间环境中基于光学探测原理获取航天器姿态或导航信息的敏感器。 其工作机制如下图：
　　一般来说，航天器在离开地球以后，北斗等全球导航系统便逐渐派不上用场。而在没有北斗，没有GPS的情况下，茫茫太空中，类似＂天问一号＂的探索太空的飞行器靠的就是光学导航敏感器实现导航引路。
　　图源丨国家航天局
　　光学导航敏感器可以说是航天器的＂眼睛＂，能够为遥感测绘、武器跟瞄、科学观测、深空探测等空间任务提供精确指向或位置信息。光学导航信息的获取与处理是一项核心技术，其主要包括三个方面：图像预处理技术、高精度形心提取技术和亚像素处理技术。
　　其中，图像预处理的目的是去除图像的噪声，保证目标之间的对比度。由于光学成像敏感器自身存在缺陷并且电子设备噪声也会引入图像噪声点，这些噪声点都会改变目标天体之间的强度对比，影响后续的图像处理结果；在星图成像过程中，诸多的噪声因素会影响质心定位的精度，以及星图质心中心的提取精度，这些都会影响敏感器最终的测量精度。
　　此外，光学敏感器还可以通过对宇宙中的星座（如火星）的成像，结合估计算法获取航天器相对于星座的实时位置和实时的速度信息，从而为航天器实现导航定位的作用，还可以对深空探测相关光学导航方法进行工程验证。
　　图源丨央视网
　　除了＂天问一号＂，近年来，我国在深空探测领域的发展迅速也令世人瞩目。  2013 年＂嫦娥三号＂首次实现基于机器视觉的月面软着陆；  2019 年＂嫦娥四号＂首次完成月球背面软着陆；  2020年，＂天问一号＂拍摄地月合照。
　　上述这些重大的太空探索工程，光学敏感器都发挥了关键的作用。一般而言，按照深空探测任务场景的不同，深空探测光学敏感器包括姿态测量敏感器、自主导航敏感器、着陆避障敏感器及巡视探测敏感器等。
　　未来，光学自主导航将是支撑我国走向更远空间的重要技术之一。 而光学导航敏感器的自主智能化、轻小化、长寿命、高稳定、多体制数据融合等等都是未来的发展趋势，光学导航敏感器的发展，也将为我国后续深空探测任务的开展打下坚实的基础。
　　期待未来我国的北斗导航以及太空的光学自主导航能够发挥更大的作用！