CN100405017C - 阵列小孔式太阳敏感器信号处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阵列小孔式太阳敏感器信号处理方法，该方法通过从质心坐标存储器读取一行光斑，并对该行光斑进行缺失判断，对无缺失行光斑进行列序号识别，根据光斑行列序号选取其对应的标定参数，由姿态计算模块计算出所识别光斑对应的姿态角，对各个光斑姿态角的累加和取平均值，得到最终的姿态角。本发明还公开了该方法的应用装置，其包括光斑缺失判断与识别模块、姿态计算模块。本发明不再需要单独的图像处理单元和姿态计算单元，实现了太阳敏感器的集成化设计，大大节省了FPGA的资源，同时提高了太阳敏感器的可靠性。

Description

阵列小孔式太阳敏感器信号处理方法和装置

技术领域

本发明涉及太阳敏感器的信号处理方法和装置，特别是一种阵列小孔式太阳敏感器信号处理方法和装置。

背景技术

太阳敏感器是以太阳为基准方位，测量卫星等航天器某一体轴或坐标平面与太阳视线之间夹角的一种姿态敏感器，在卫星等航天器姿态测量和控制中具有广泛的应用前景。新型的互补金属氧化物半导体存储器(CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)太阳敏感器主要包括：以单孔或阵列小孔透光的光学系统、基于现场可编程门阵列(FPGA，Field ProgrammableGate Array)或高级精简指令系统处理器(ARM，Advanced RISC Machines)的电子系统和处理计算机。其工作原理为：太阳光线经光学系统的小孔，透射到CMOS图像传感器上形成光斑。太阳光线的入射角度不同，光斑位置就不同。电子系统和处理计算机通过对这种光斑图像的处理和姿态测算，得到卫星相应的姿态角。

目前国内外所研制的CMOS太阳敏感器，其工作方式为：由电子系统完成图像采集、简单的图像处理和与处理计算机的通信，由处理计算机完成图像的进一步处理(如光斑质心计算、光斑识别和姿态计算等)。一种太阳敏感器电子系统所实现的功能是：图像的采集和阈值分割，并将大于阈值的光斑信息传给处理计算机；另一种太阳敏感器电子系统所实现的功能只有图像采集，图像处理和姿态计算由处理计算机机完成。这两种工作方式都势必增加处理计算机的负担，而且需要将整个图像的相关数据传给处理计算机，导致传输的数据量大，其传输速度限制了太阳敏感器姿态更新率的提高。

另外，太阳敏感器光学系统可能被污染而导致个别小孔不能透光，所以要保证在这种情况下仍能进行姿态计算，才能提高太阳敏感器工作的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种阵列小孔式太阳敏感器信号处理方法，其可靠性高。

本发明的另一目的在于提供一种阵列小孔式太阳敏感器信号处理装置，其直接输出姿态角，实现了太阳敏感器的集成化设计。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种阵列小孔式太阳敏感器信号处理方法，该方法包含以下步骤：

A、从质心坐标存储器读取一行光斑，并累计该行光斑个数；

B、对该行光斑进行缺失判断，即比较步骤A所述累计的光斑个数与每行应有的光斑个数；如果二者相等，表明当前行光斑无缺失，执行步骤C，如果所累计的光斑个数小于应有光斑个数，则表明当前行光斑有缺失，执行步骤F；

C、对当前行光斑的列坐标值逐一比较，找到列坐标值最大的光斑，记录该光斑列序号及其存放地址；根据该光斑行列序号选取其对应的标定参数，同时将该光斑质心坐标和标定参数输出给姿态计算模块；

D、计算当前所识别光斑对应的姿态角，并将计算结果累加到姿态角累加和；

E、判断当前行光斑是否识别完毕，如果未完成，将当前所识别光斑列坐标值置0，列序号加1，返回步骤C，开始当前行下一列光斑的识别，如果完成，进入步骤F；

F、判断所有行光斑是否识别完毕，如果未完成，行序号加1，返回步骤A，如果完成，将步骤D得到的各个光斑姿态角的累加和取平均值，得到最终的姿态角。

所述步骤A具体为：

A1、从质心行坐标存储器读取相邻存放的两个光斑质心的行坐标，并累计已读取的光斑个数；

A2、对所读取两个光斑质心行坐标取差值，并与设定的相同行行坐标间距常数比较，如果所述差值小于该常数，返回步骤A1，当所述差值大于该常数时，表明当前行光斑结束，记录当前行序号，累计停止。

所述标定参数包括，该光斑对应的透光小孔的原点坐标和所述透光小孔与图像传感器的焦距。

所述步骤D中根据光斑的质心坐标和标定参数计算其姿态角，采用CORDIC算法实现其中的反正切运算及平方和开根号运算。

一种阵列小孔式太阳敏感器信号处理装置，该装置包括光斑缺失判断与识别模块、姿态计算模块，其中，

所述光斑缺失判断与识别模块，读取一行光斑，并累计该行光斑个数；比较所述累计的光斑个数与每行应有的光斑个数，如果二者相等，表明当前行光斑无缺失；

对无缺失行光斑的列坐标值逐一比较，找到列坐标值最大的光斑，识别该光斑列序号及其存放地址；将所识别光斑质心坐标及其对应的标定参数输出给姿态计算模块；

所述姿态计算模块，根据光斑质心坐标及其对应的标定参数计算最终的姿态角。

所述光斑缺失判断与光斑识别模块由减法器、行坐标比较器、列坐标比较器、读地址发生器、清零控制器、多路选择器、标定参数存储器、光斑缺失判断状态机和光斑识别状态机组成，其中，

所述减法器用来计算相邻存放的两个光斑的质心行坐标差值，差值输出给行坐标比较器；

所述行坐标比较器用来比较上述差值与设定的相同行行坐标间距常数的大小，结果输出给光斑缺失判断状态机；

所述光斑缺失判断状态机能够向读地址发生器发出相应的控制信号，根据行坐标比较器输出结果及该行光斑个数，判断当前行光斑是否缺失，并向多路选择器输出当前无缺失行光斑的行序号，向光斑识别状态机输出当前无缺失行光斑存放的首地址和光斑识别使能信号；

所述读地址发生器根据光斑缺失判断状态机和光斑识别状态机给出的控制信号，产生读取质心行坐标和列坐标的地址信号；

所述列坐标比较器用于比较当前无缺失行光斑列坐标值的大小，比较结果输出给光斑识别状态机；

所述光斑识别状态机能够向读地址发生器发出相应的控制信号，根据当前无缺失行光斑的列坐标值大小识别光斑列序号，向多路选择器发出当前所识别光斑的列序号，并向清零控制器发出控制信号；

所述清零控制器根据光斑识别状态机输出的控制信号，将当前所识别光斑的列坐标值置0；

所述多路选择器用于根据光斑缺失判断状态机给出的光斑行序号，以及光斑识别状态机给出的列序号，选取当前所识别光斑对应的标定参数，并将所述标定参数输出给姿态计算模块；

所述标定参数存储器用于存储各光斑对应的标定参数。

所述姿态计算模块包括X减法器、Y减法器、第一反正切运算器、第二反正切运算器、求模运算器和姿态计算状态机；

所述X减法器用于计算光斑质心列坐标与其对应小孔坐标原点的差值；

所述Y减法器用于计算光斑质心行坐标与其对应小孔坐标原点的差值；

所述第一反正切运算器采用CORDIC算法，根据X减法器和Y减法器的结果计算光斑的姿态偏航角，结果输出到姿态计算状态机；

所述求模运算器采用CORDIC算法，根据X减法器和Y减法器的结果计算其对应复数的模；

所述第二反正切运算器根据求模运算器求出的模和当前光斑对应的透光小孔与图像传感器的焦距计算光斑的俯仰角，结果输出到姿态计算状态机；

所述姿态计算状态机用于控制姿态计算模块实现上述各部分运算，并计算最终的姿态角。

本发明具有如下优点：

1)本发明采用单芯片FPGA实现了阵列小孔式太阳敏感器信号处理功能，使太阳敏感器直接输出姿态角，而不需要传递大量图像数据，同时，在太阳敏感器之外，不再需要单独的图像处理单元和姿态计算单元，实现高度集成化。

2)本发明利用光斑图像特征，实现了光斑的缺失判断，使光学掩模被污染而导致个别小孔不能透光时，信号处理器仍然能够计算姿态角，太阳敏感器仍能正常工作，提高了太阳敏感器的可靠性。

3)本发明采用CORDIC算法实现姿态角测算中的反正切、平方和开根号运算，其只需要加减法单元，而不需要复杂的乘法单元，大大节省了FPGA的资源。

附图说明

图1为本发明所实现的太阳敏感器工作原理图；

图2为本发明所实现的太阳敏感器的功能框图；

图3为太阳敏感器图像光斑示意图；

图4为本发明方法的流程图；

图5为本发明光斑缺失判断与识别模块的结构图；

图6为本发明姿态计算模块的结构图。

具体实施方式

太阳敏感器工作原理如图1所示：太阳光线经光学掩模的阵列小孔，透射到图像传感器上形成光斑。太阳光线的入射角度不同，光斑位置就不同。信号处理装置根据光斑位置测算出太阳的入射角度，从而确定卫星的姿态。

太阳敏感器的功能框图如图2所示，图中虚线框是本发明的信号处理装置，太阳敏感器的工作过程为：图像采集模块输出光斑阵列图像各象素坐标和灰度值；光斑质心计算模块根据这些值，区分各个像光斑，并计算各个光斑的质心坐标并分别存储在质心行/列坐标存储器中；信号处理器读取光斑的质心坐标，识别出光斑所在的行序号和列序号，根据行列序号选取其对应的标定参数后，对该光斑对应的姿态角进行计算，对各光斑对应的姿态角取平均值得到最终的姿态角；最后，接口协议模块将最终姿态角传给卫星主控设备。其中质心计算模块计算各光斑质心坐标，并将他们保存在质心行/列坐标存储器的具体过程可参见专利申请号200610161802.6文件中公布的技术方案。

图3为太阳敏感器图像光斑示意图。由质心计算模块的具体实现过程知，质心坐标在存储器的存放顺序是按行依次存放的，但是同一行光斑质心坐标的存放顺序则是随机的，所以对同一行光斑进行列序号识别后，才能选取各自对应的标定参数，从而进行后续的姿态计算。另外，实际使用中可能会因为光学掩模被污染，使个别小孔不能透光而导致某些光斑缺失的情况。为了降低运算复杂度，如果某一行光斑有缺失，则该行光斑不参与后续姿态计算，所以对一行光斑还要进行缺失判断。

本发明的太阳敏感器信号处理器，基于高速集成电路硬体描述语言(VHDL，Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)，采用单芯片FPGA实现了太阳敏感器光斑缺失判断、光斑识别和姿态计算的信号处理功能。

具体来说，以本发明应用的3×3阵列小孔为例，本实施例所述方法如图4所示包含以下步骤：

步骤1：从质心坐标存储器读取一行光斑，并累计该行光斑个数。

设定相同行行坐标间距常数Ycspace为同一行光斑质心行坐标Yc相差的最大值，根据光学掩模所蚀刻的阵列小孔的间距，Ycspace取为10个象素，对不同行光斑其质心行坐标Yc相差超过Ycspace。基于这一特征，逐一从质心行坐标存储器中读取相邻存放的光斑质心行坐标值，并累计已读取的光斑个数L；对所读取两个相邻光斑质心行坐标取差值，并与Ycspace比较，如果所述差值小于Ycspace，继续读取当前行下一个光斑，计算两个相邻光斑的行坐标差值，当两个相邻光斑的行坐标差值大于Ycspace时，表明当前行光斑结束，累计停止，记录行序号n。

步骤2：对该行光斑进行缺失判断，即比较步骤1所述累计的光斑个数(L)与每行应有的光斑个数(3)；如果所累计的光斑个数小于应有光斑个数，即L小于3，则表明当前一行光斑有缺失，执行步骤6。如果二者相等，表明当前一行光斑无缺失，则将该行序号n输出给多路选择器，将该行光斑存放的首地址输出给光斑识别状态机，然后执行步骤3。

步骤3：从当前行光斑存放首地址开始，对当前行光斑的列坐标值逐一比较，找到列坐标值最大的光斑，记录其列序号m和存放地址。将该光斑列序号m发送到多路选择器，选取其对应的标定参数，同时将该光斑质心坐标和上述标定参数发送给姿态计算模块。

所述标定参数是每个光斑对应的预先设定的参数，其与光学掩模的物理结构有关，根据其物理结构的差异，每个光斑的参数略有不同。(Xc_nm，Yc_nm)是第nm个光斑的质心坐标，X0_nm、Y0_nm和Fnm是其对应的标定参数，其中X0_nm、Y0_nm是第nm个光斑对应的原点坐标，Fnm是第nm个光斑对应的小孔与图像传感器之间的焦距。

步骤4：计算当前所识别光斑对应的姿态偏航角αnm和姿态俯仰角βnm，并将计算结果分别累加到姿态角累加和Sumαnm，Sumβnm。

第nm个小孔对应的姿态偏航角αnm和俯仰角βnm可表示为下式：

$\left[\begin{array}{c}{X}_{c\_\mathrm{nm}}-X_{0\_\mathrm{nm}}\\ Y_{c\_\mathrm{nm}}-Y_{0\_\mathrm{nm}}\\ F_{\mathrm{nm}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}e1\\ e2\\ e3\end{array}\right]---\left(1\right)$

α_nm＝arctan(e2/e1) ${\mathrm{\β}}_{\mathrm{nm}}=\arctan (e3/\sqrt{{e1}^2+{e2}^3})---\left(2\right)$

利用坐标旋转数字化计算(CORDIC，COordinate Rotation DIgital Computer)算法实现其中的反正切运算。对其中的平方和开根号运算，把它看成复数e1+e2i的模，也利用CORDIC算法来实现。在本发明应用中，姿态角的计算精度取为0.007°，所以选择反正切运算和求模运算的输入输出字长为16位，迭代次数为13次。根据不同的精度需求，可以设定不同的字长和迭代次数。

步骤5：判断当前行光斑是否识别完毕，如果未完成，将当前所识别光斑列坐标值置0，列序号m加1后，返回步骤3，开始识别当前行第m+1列光斑；如果完成，进入步骤6。

步骤6：判断所有行光斑是否识别完毕，如果未完成，行序号n加1后，返回步骤1，如果完成，进入步骤7。

步骤7：对无缺失行所有光斑姿态角的累加和Sumαnm和Sumβnm分别取平均值，得到太阳敏感器最终输出的姿态角α，β。

为了实现上述方法，本发明提供一种相应的阵列小孔式太阳敏感器信号处理装置。该装置包括光斑缺失判断与识别模块、姿态计算模块。其中，光斑缺失判断与识别模块对一行光斑是否缺失进行判断，并对无缺失行光斑进行识别，将所识别光斑质心坐标及其对应的标定参数输出给姿态计算模块；姿态计算模块接收光斑缺失判断与识别模块传递的光斑质心坐标和其对应的标定参数，计算该光斑对应的姿态角。下面描述各模块的功能。

光斑缺失判断与光斑识别模块的结构如图5所示。其由减法器、行坐标比较器、列坐标比较器、读地址发生器、清零控制器、多路选择器、标定参数存储器、光斑缺失判断状态机和光斑识别状态机组成。

光斑缺失判断状态机对每一行光斑是否缺失进行判断，并将无缺失行光斑的行序号输出到多路选择器，将该行光斑存放的首地址输出到光斑识别状态机。光斑缺失判断状态机有空闲状态、读质心行坐标状态、行坐标比较状态、光斑缺失判断状态和帧结束判断状态五种状态，其工作过程为：太阳敏感器上电复位信号使光斑缺失判断状态机进入空闲状态，在空闲状态将各变量赋初始值，并不断查讯缺失判断使能信号是否为1，质心计算电路完成所有光斑的质心坐标计算和存储后会将缺失判断使能信号置1，光斑缺失判断状态机发现缺失判断使能信号为1后，进入读质心行坐标状态；在读质心行坐标状态，从质心行坐标存储器读取相邻存放的两光斑行坐标值Yc[i]和Yc[i+1]，输出到减法器做减法运算(i为设定变量，初始值为0，以遍历各个光斑)，同时用变量L累计该行所读取的光斑个数，减法运算结果Sub输入到行坐标比较器，然后光斑缺失判断状态机进入行坐标比较状态；在行坐标比较状态，行坐标比较器将减法器的输出Sub与Ycspace做比较，如果Sub小于Ycspace，说明当前行光斑没有结束，变量i加1后，光斑缺失判断状态机返回到读质心行坐标状态，读取下一个光斑质心行坐标值。如果Sub大于Ycspace，说明当前存放的一行光斑结束，光斑缺失判断状态机进入到光斑缺失判断状态；在光斑缺失判断状态，光斑缺失判断状态机判断当前所读取光斑个数L的值，如果小于3表示当前行光斑有缺失，缺失标记置1，光斑缺失判断状态机进入帧结束判断状态；如果L等于3，表示当前行光斑无缺失，缺失标记置0，同时将识别使能信号置1，将当前行光斑存放的首地址输出给光斑识别状态机，将当前行光斑的行序号n输出到多路选择器，然后等待光斑识别状态机将当前行光斑识别结束标记置1后，进入帧结束判断状态；在帧结束判断状态，将识别使能信号置0，L清0，并判断当前行是否是一帧图像所有光斑的最后一行，光斑质心坐标存储时，每一帧图像最后一个光斑质心坐标后面再存储一个0结束，所以判断是否是一帧图像最后一行，就是判断当前行最后一个地址存储内容是否为0，如果不是，则行序号n加1后返回到读质心行坐标状态，开始下一行光斑的缺失判断；如果是最后一行光斑，则将帧结束标记置1，等待图像采集模块将下一帧图像使能信号置1后，光斑缺失判断状态机重新回到空闲状态。

光斑识别状态机根据光斑缺失判断状态机输出的识别使能信号，对无缺失行光斑的列序号进行识别，将识别的光斑列序号输出到多路选择器，光斑识别状态机有空闲状态、读质心列坐标状态、列坐标比较状态、标定参数选择状态、下一列识别状态和当前行识别结束状态六种状态，其工作过程为：太阳敏感器上电复位信号使光斑识别状态机进入空闲状态，在空闲状态将各变量赋初始值，然后光斑识别状态机不断查讯识别使能信号是否为1，当光斑缺失判断状态机将该识别使能信号置1后，光斑识别状态机进入读质心列坐标状态；在读质心列坐标状态，从当前行光斑存放的首地址开始，依次读取相邻存放光斑的列坐标，输出到列坐标比较器，然后光斑识别状态机进入列坐标比较状态；在列坐标比较状态，比较上述两光斑列坐标值的大小，根据比较结果，保存列坐标值大的光斑的存放地址。然后判断最后读取的光斑是否是该行最后一个光斑，如果不是，则返回到读质心列坐标状态，读取下一个光斑列坐标值做比较，如果是，则记录上述列坐标值最大光斑的列序号m及其存放地址，然后将列序号m输出到多路选择器。读地址发生器根据光斑识别状态机输出的列坐标值最大光斑的存放地址，将相应光斑的质心行/列坐标Xc_nm和Yc_nm输出到姿态计算模块，然后光斑识别状态机进入标定参数选择状态；在标定参数选择状态，多路选择器根据光斑缺失判断状态机输出的行序号n，光斑识别状态机输出列序号m，选择第n行m列光斑对应的标定参数x0_nm、y0_nm、F_nm传递给姿态计算模块，并将姿态计算信号使能置1，等待姿态计算状态机将光斑姿态计算结束标记置1后，光斑识别状态机进入下一列识别状态；在下一列识别状态，光斑识别状态机控制清零控制器将当前所识别光斑的列坐标值置0，以便寻找当前行第二个最大值，同时将姿态计算使能信号置0。然后，判断列序号m是否等于3，如果不等于3，则列序号m加1后，返回到读质心列坐标状态，开始识别当前行的下一列光斑。如果等于3，表明当前一行光斑识别完毕，光斑识别状态机进入行识别结束状态；在行识别结束状态，将一行光斑识别结束标记置1后，光斑识别状态机重新回到空闲状态，等待识别使能信号置1后进入到下一无缺失行光斑的识别。

姿态计算模块的结构如图6所示。其由X减法器、Y减法器、反正切运算器1、2、求模运算器和姿态计算状态机组成。其中，反正切运算器1、2和求模运算器是基于CORDIC算法实现的，CORDIC算法是一种迭代算法，可以计算三角函数、复数模等复杂函数，由于不需要乘法器，从而大大节省硬件资源。

所述姿态计算状态机有空闲状态、减法计算状态、αnm计算状态、求模计算状态、βnm计算状态、下一个光斑姿态计算状态和平均值计算状态七个状态，姿态计算状态机工作过程：太阳敏感器上电复位信号使姿态计算状态机进入空闲状态，在空闲状态将各变量赋初始值，然后不断查讯姿态计算使能信号是否为1，当光斑识别状态机将姿态计算使能信号置1后，姿态计算状态机进入减法计算状态；在减法计算状态，质心列坐标存储器输出的Xc_nm、多路选择器输出的对应的标定参数x0_nm、在X减法器中做减法，根据式(1)减法器输出值即为e1，将e1输出到反正切运算器1和求模运算器。质心行坐标存储器输出的Yc_nm、多路选择器输出的对应的标定参数y0_nm、在Y减法器中做减法，根据式(1)减法器输出值即为e2，将e2输出到反正切运算器1和求模运算器，并将减法结束标记置1后，姿态计算状态机进入αnm计算状态；在αnm计算状态，反正切运算器1计算e2/e1的反正切值αnm，结果累加到姿态角累加和Sumα，然后将αnm计算结束标记置1后，姿态计算状态机进入求模计算状态；在求模计算状态，求模运算器计算复数e1+e2i的模magnitude，同时将多路选择器输出的F_nm赋值给e3，求模计算结束后，姿态计算状态机将求模计算结束标记置1后，进入βnm计算状态；在βnm计算状态，反正切运算器2计算magnitude/e3的反正切值βnm，结果累加到姿态角累加和Sumβ，同时累加参与计算的所有光斑个数变量K，将βnm计算结束标记置1后，姿态计算状态机进入下一个光斑姿态计算状态；在下一个光斑姿态计算状态，姿态计算状态机将光斑姿态计算结束标记置1，然后判断帧结束标记是否为1，如果不为1，姿态计算状态机回到空闲状态，等待下一个光斑的姿态计算，如果帧结束标记为1，则姿态计算状态机进入平均值计算状态；在平均值计算状态，姿态计算状态机对参与运算的K个光斑对应的姿态角分别取平均，即α＝Sumα/K，β＝Sumβ/K，得到最终姿态角α和β，并将α和β值输出到接口协议模块，之后姿态计算状态机重新回到空闲状态。

采用本发明方法及装置实现的处理器，占用的FPGA资源为：1200个SliceFlip，1502个LUT，2个BRAMs，最大延时为22.36ns。姿态角计算精度为0.007度。现有的太阳敏感器，考虑安装误差和标定误差后达到的最高精度仅为0.02度，所以该姿态角计算精度足以满足要求。同时，姿态计算模块所占用的硬件资源比采用传统的方法至少节省10％。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种阵列小孔式太阳敏感器信号处理方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

A、从质心坐标存储器读取一行光斑，并累计该行光斑个数；

B、对该行光斑进行缺失判断，即比较步骤A所述累计的光斑个数与每行应有的光斑个数；如果二者相等，表明当前行光斑无缺失，执行步骤C，如果所累计的光斑个数小于应有光斑个数，则表明当前行光斑有缺失，执行步骤F；

C、对当前行光斑的列坐标值逐一比较，找到列坐标值最大的光斑，记录该光斑列序号及其存放地址；根据该光斑行列序号选取其对应的标定参数，同时将该光斑质心坐标和标定参数输出给姿态计算模块；

D、计算当前所识别光斑对应的姿态角，并将计算结果累加到姿态角累加和；

E、判断当前行光斑是否识别完毕，如果未完成，将当前所识别光斑列坐标值置0，列序号加1，返回步骤C，开始当前行下一列光斑的识别，如果完成，进入步骤F；

F、判断所有行光斑是否识别完毕，如果未完成，行序号加1，返回步骤A，如果完成，将步骤D得到的各个光斑姿态角的累加和取平均值，得到最终的姿态角。

2.根据权利要求1所述的阵列小孔式太阳敏感器信号处理方法，其特征在于，所述步骤A具体为：

A1、从质心行坐标存储器读取相邻存放的两个光斑质心的行坐标，并累计已读取的光斑个数；

A2、对所读取两个光斑质心行坐标取差值，并与设定的相同行行坐标间距常数比较，如果所述差值小于该常数，返回步骤A1，当所述差值大于该常数时，表明当前行光斑结束，记录当前行序号，累计停止。

3.根据权利要求1所述的阵列小孔式太阳敏感器信号处理方法，其特征在于，所述标定参数包括，该光斑对应的透光小孔的原点坐标和所述透光小孔与图像传感器的焦距。

4.根据权利要求1至3任一所述的阵列小孔式太阳敏感器信号处理方法，其特征在于，所述步骤D中根据光斑的质心坐标和标定参数计算其姿态角，采用CORDIC算法实现其中的反正切运算及平方和开根号运算。

5.一种阵列小孔式太阳敏感器信号处理装置，其特征在于，该装置包括光斑缺失判断与识别模块、姿态计算模块，其中，

所述光斑缺失判断与识别模块，读取一行光斑，并累计该行光斑个数；比较所述累计的光斑个数与每行应有的光斑个数，如果二者相等，表明当前行光斑无缺失；

对无缺失行光斑的列坐标值逐一比较，找到列坐标值最大的光斑，识别该光斑列序号及其存放地址；将所识别光斑质心坐标及其对应的标定参数输出给姿态计算模块；

所述姿态计算模块，根据光斑质心坐标及其对应的标定参数计算最终的姿态角。

6.根据权利要求5所述的阵列小孔式太阳敏感器信号处理装置，其特征在于，所述光斑缺失判断与光斑识别模块由减法器、行坐标比较器、列坐标比较器、读地址发生器、清零控制器、多路选择器、标定参数存储器、光斑缺失判断状态机和光斑识别状态机组成，其中，

所述减法器用来计算相邻存放的两个光斑的质心行坐标差值，差值输出给行坐标比较器；

所述行坐标比较器用来比较上述差值与设定的相同行行坐标间距常数的大小，结果输出给光斑缺失判断状态机；

所述光斑缺失判断状态机能够向读地址发生器发出相应的控制信号，根据行坐标比较器输出结果及该行光斑个数，判断当前行光斑是否缺失，并向多路选择器输出当前无缺失行光斑的行序号，向光斑识别状态机输出当前无缺失行光斑存放的首地址和光斑识别使能信号；

所述读地址发生器根据光斑缺失判断状态机和光斑识别状态机给出的控制信号，产生读取质心行坐标和列坐标的地址信号；

所述列坐标比较器用于比较当前无缺失行光斑列坐标值的大小，比较结果输出给光斑识别状态机；

所述光斑识别状态机能够向读地址发生器发出相应的控制信号，根据当前无缺失行光斑的列坐标值大小识别光斑列序号，向多路选择器发出当前所识别光斑的列序号，并向清零控制器发出控制信号；

所述清零控制器根据光斑识别状态机输出的控制信号，将当前所识别光斑的列坐标值置0；

所述多路选择器用于根据光斑缺失判断状态机给出的光斑行序号，以及光斑识别状态机给出的列序号，选取当前所识别光斑对应的标定参数，并将所述标定参数输出给姿态计算模块；

所述标定参数存储器用于存储各光斑对应的标定参数。

7.根据权利要求5或6所述的阵列小孔式太阳敏感器信号处理装置，其特征在于，所述姿态计算模块包括X减法器、Y减法器、第一反正切运算器、第二反正切运算器、求模运算器和姿态计算状态机；

所述X减法器用于计算光斑质心列坐标与其对应小孔坐标原点的差值；

所述Y减法器用于计算光斑质心行坐标与其对应小孔坐标原点的差值；

所述第一反正切运算器采用CORDIC算法，根据X减法器和Y减法器的结果计算光斑的姿态偏航角，结果输出到姿态计算状态机；

所述求模运算器采用CORDIC算法，根据X减法器和Y减法器的结果计算其对应复数的模；

所述第二反正切运算器根据求模运算器求出的模和当前光斑对应的透光小孔与图像传感器的焦距计算光斑的俯仰角，结果输出到姿态计算状态机；

所述姿态计算状态机用于控制姿态计算模块实现上述各部分运算，并计算最终的姿态角。

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