CN115509244A - 直接太阳成像星体跟踪器 - Google Patents

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    • G01S3/7867—Star trackers

Abstract

本申请公开一种直接太阳成像星体跟踪器的系统和方法。某示例公开了一种直接太阳成像星体跟踪器，其包括成像传感器和挡板。挡板包括星体端口、太阳端口和分束器。星体端口被配置为对第一观察环境成像，而太阳端口被配置为对包含太阳的第二观察环境成像。分束器被配置为将来自星体端口和太阳端口的电磁辐射组合成组合图像。在各种示例中，本公开描述的系统和技术允许星体跟踪器同时观察太阳和星体。

Description

直接太阳成像星体跟踪器
背景技术
传统的星体跟踪器没有被配置为观察太阳。用传统的星体跟踪器观察太阳会洗消星体跟踪器的视野而导致没有有用的数据。传统的星体跟踪器有时会配备一个滤光器轮，以允许星体跟踪器在某些配置下观察太阳。然而，这样的配置要求一个机构来移动滤光器轮，这增加了复杂性和重量，并且滤光器阻碍了星体的观察，从而阻碍了对太阳和星体两者的同时观察。
发明内容
本公开描述了用于直接太阳成像星体跟踪器(direct sun imaging startracker)的方法和系统。在某个示例中公开了一种航天器，其包括航天器结构和耦接到航天器结构的星体跟踪器。航天器结构包括成像传感器以及靠近成像传感器布置的挡板，该成像传感器被配置为通过组合视路接收电磁辐射。挡板包括星体端口、太阳端口以及分束器，其中星体端口被配置为通过第一路径接收与第一观察环境相关联的第一电磁辐射，太阳端口被配置为通过第二路径接收与第二观察环境相关联的第二电磁辐射并被配置为衰减第二电磁辐射的幅度，分束器被配置为接收第一路径的第一电磁辐射和第二路径的第二电磁辐射并被配置为将第一电磁辐射和第二电磁辐射组合到组合视路中。
在另一个示例中，公开了一种星体跟踪器。星体跟踪器包括成像传感器以及靠近成像传感器布置的挡板，其中成像传感器被配置为通过组合视路接收电磁辐射。挡板包括星体端口、太阳端口以及分束器，其中星体端口被配置为通过第一路径接收与第一观察环境相关联的第一电磁辐射，太阳端口被配置为通过第二路径接收与第二观察环境相关联的第二电磁辐射并被配置为衰减第二电磁辐射的幅度，分束器被配置为接收第一路径的第一电磁辐射和第二路径的第二电磁辐射并被配置为将第一电磁辐射和第二电磁辐射组合到组合视路中。
在另一个示例中，公开了一种方法。该方法包括定位星体跟踪器，以使包含太阳的第二观察环境处于星体跟踪器的太阳端口的视野内，并使不同于第二观察环境的第一观察环境处于所述星体跟踪器的星体端口的视野内，其中太阳端口被配置为衰减第二观察环境的视野的幅度；以及用星体跟踪器的成像传感器对第一观察环境和第二观察环境成像。
在此描述了根据本公开的发明特征的说明性、非排他性示例。下面参考附图进一步描述这些和其他示例。
附图说明
通过参考以下结合附图的描述可以最好地理解本公开，附图示出了各种示例。
图1依据一些示例示出了卫星飞行器。
图2依据一些示例示出了卫星飞行器的框图。
图3A依据一些示例示出了直接太阳成像星体跟踪器的侧视图。
图3B依据一些示例示出了图3A中直接太阳成像星体跟踪器的另一示例的侧视图。
图4A依据一些示例示出了另一直接太阳成像星体跟踪器的侧视图。
图4B依据一些示例示出了另一直接太阳成像星体跟踪器的侧视图。
图5依据一些示例示出了示例性直接太阳成像星体跟踪器操作的流程图。
图6A-D依据一些示例示出了由直接太阳成像星体跟踪器获取的示例图像。
图7A和图7B是依据一些示例示出的用于操作直接太阳成像星体跟踪器系统的技术的流程图。
图8A和图8B是依据一些示例的直接太阳成像星体跟踪器的挡板的图示。
图9A和图9B是依据一些示例的直接太阳成像星体跟踪器的图示。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对所呈现概念的透彻理解。可以在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下实践所呈现的概念。在其他情况下，没有详细描述众所周知的过程操作以避免不必要地模糊所描述的概念。虽然将通过具体示例描述一些概念，但应理解这些示例并非旨在限制。
引言
本公开描述的是直接太阳成像星体跟踪器及其操作技术。在某些示例中，公开了直接太阳成像星体跟踪器。该星体跟踪器包括成像传感器和挡板，其中成像传感器被配置为通过组合视路接收电磁辐射。挡板被布置成靠近成像传感器并且包括星体端口、太阳端口和分束器。星体端口被配置为通过第一路径接收与第一观察环境相关联的第一电磁辐射。太阳端口被配置为通过第二路径接收与第二观察环境相关联的第二电磁辐射并被配置为衰减第二电磁辐射的幅度。分束器被配置为接收第一路径的第一电磁辐射和第二路径的第二电磁辐射并被配置为将第一电磁辐射和第二电磁辐射组合到组合视路中。在某些示例中，星体跟踪器被耦接到航天器结构。
在各种示例中，本公开描述的系统和技术允许星体跟踪器同时观察太阳和星体两者。这样的系统和技术允许星体跟踪器利用星体以用于导航和其他目的，于此同时继续观测太阳。在某些示例中，星体跟踪器是航天器的一部分，但其他示例包括星体跟踪器作为其他运载工具或结构的一部分，例如地面天文台、飞行器、船舶等。
航天器示例
图1依据一些示例示出了一种卫星飞行器。图1示出了包括航天器结构102的航天器100。在各种示例中，航天器结构102为航天器100的主要结构。因此，航天器100的各种系统被布置在航天器结构102内或以其他方式耦接到(例如，直接或间接连接到)航天器结构102。航天器结构102由任何适合航天器构造的金属、复合材料或其他材料构成。航天器结构102可以包括一个或多个推进系统、电气系统、导航系统、仪器、动力管理系统、逻辑系统和其他此类系统。
例如，航天器结构102包括星体跟踪器104、航天器仪器106和动力系统108。在某些示例中，航天器仪器106是在航天器100的操作中使用的仪器。因此，例如，航天器仪器106是观测仪器(例如望远镜)、数据仪器(例如全球定位系统)和/或其他此类仪器。在某些示例中，动力系统108是太阳能电池板、电池、燃料箱和/或被配置为为航天器100产生和/或储存动力的其他此类系统。
在某些示例中，星体跟踪器104被配置为确定一颗或多颗星体相对于航天器100的位置。星体跟踪器104允许确定星体相对于航天器100的位置，例如，以便允许航天器100的导航。在公开描述的某些示例中，星体跟踪器104包括挡板，其允许星体跟踪器104同时对星体和太阳成像。
图2依据一些示例示出了卫星飞行器的框图。图2示出了航天器结构102的框图。星体跟踪器104和航天器仪器106被耦接到航天器结构102并/或被布置在航天器结构102内。在某些示例中，航天器仪器106如本公开所描述并且用于执行航天器100的操作。
星体跟踪器104被配置为跟踪星体(例如，用于航天器100的导航)。在某些示例中，星体跟踪器104被配置为在对星体成像的同时也对太阳成像。星体跟踪器104包括成像传感器112和挡板114。成像传感器112被配置为接收电磁辐射(例如，可见光、紫外线、红外线或其他波段内的电磁辐射)并提供来自电磁辐射的图像。在各种示例中，星体跟踪器104可以基于由成像传感器112检测到的电磁辐射来输出成像数据。
在某些示例中，挡板114被布置成靠近成像传感器112。挡板114被配置为衰减由成像传感器112接收的电磁辐射(例如，降低由成像传感器112接收的电磁辐射的强度)。因此，挡板114包括一个或多个滤光器或其他组件以衰减(例如，降低其幅度)由成像传感器112接收的电磁辐射。
在某些示例中，挡板114包括多个端口。一个或多个第一端口(例如，太阳端口)被配置为接收来自太阳的电磁辐射，并且一个或多个第二端口(例如，星形端口)被配置为接收来自星体的电磁辐射。第一端口包括所述一个或多个滤光器以衰减太阳的电磁辐射。在某些示例中，第二端口也包括一个或多个滤光器，但是应当理解，在某些示例中，第一端口的衰减大于第二端口的衰减。第一端口和第二端口被配置为对天空的不同部分成像，并且因此，第一端口和第二端口被定位成瞄准天空的不同部分。第一端口和第二端口的定位允许星体和太阳同时被成像，且来自太阳的电磁辐射基本不会影响由星体端口对星体的成像。
挡板114包括分束器。分束器被配置为接收来自第一端口和第二端口的电磁辐射并将各种电磁辐射组合到组合视路中。因此，分束器允许成像传感器112同时对来自第一端口和第二端口的数据成像，并且，在某些示例中，创建合成图像。
星体跟踪器104和航天器仪器106通过通信网络116被通信地耦接到控制器110。在某些示例中，通信网络116是任何类型的有线和/或无线网络，其向控制器110传送和从控制器110接收数据和/或动力。在各种示例中，控制器110包括存储器、处理器和其他逻辑设备组件。控制器110被配置为接收数据、执行计算并向航天器100的各种其他系统提供输出(例如，控制指令)。因此，例如，控制器110被配置为从成像传感器112接收数据并由该数据创建图像。
星体跟踪器示例
图3A依据一些示例示出了直接太阳成像星体跟踪器的侧视图。图3A示出了星体跟踪器104的部分。星体跟踪器104包括成像传感器112以及靠近成像传感器布置的挡板114。成像传感器112包括一个或多个传感器，其被配置为感测通过一个或多个带宽(例如，红外线、可见光、紫外线和/或其他带宽)的电磁辐射。在某些示例中，成像传感器112是一个传感器，而另一些示例包括用于成像传感器112的多个传感器，例如传感器阵列。
在各种示例中，到达成像传感器112的电磁辐射中的一些或全部将首先穿过挡板114。挡板114被定位成靠近成像传感器112(例如，在成像传感器112的前方)。在各种示例中，挡板114包括分束器122、太阳端口120、星体端口118和滤光器124。一个或多个光路被进一步包括在挡板114内，包括第一路径128、第二路径126和组合视路130。
在某些示例中，星体端口118被配置为通过第一视角204观察第一观察环境304。星体端口118因此被配置为观察第一视角204内的物体。在图3A的示例中，第一视角204允许星体端口118观察第一观察环境304。在某个示例中，第一观察环境304包括星体308。由星体308产生的电磁辐射是第一观察环境304的一部分。在某个示例中，由星体308产生的电磁辐射通过星体端口118进入并经由第一路径128到达分束器122。第一路径128是挡板114内的路径。
太阳端口120被配置为通过第二视角202观察第二观察环境302。在某个示例中，第二观察环境302包含太阳306。由太阳306产生的电磁辐射为第二观察环境302的一部分并且通过太阳端口120被成像。在某些示例中，星体也是第二观察环境302的一部分。然而，因为太阳306的强度远大于恒星的强度，所以来自太阳306的电磁辐射将洗消第二观察环境302的图像中的星体的视图。因此，在某个示例中，当对第二观察环境302内的太阳306成像时，第二观察环境302内的星体则不能被成像。
滤光器124衰减来自第二观察环境302的穿过太阳端口120的电磁辐射的强度。在某些示例中，滤光器124衰减高达99％、高达99.5％、高达99.9％或超过99.9％的来自第二观察环境302的电磁辐射。滤光器124因此被配置为将来自第二观察环境302的电磁辐射衰减到允许对通过星体端口118的第一观察环境304和对通过太阳端口120的第二观察环境302同时成像而不会洗消任一视野的幅度。在各种示例中，滤光器124为将衰减任何带宽中的电磁辐射的任何类型的滤光器。虽然图3A示出了被布置在太阳端口120前方的滤光器124，但是应当理解，在其他示例中，沿第二路径126的任何部分布置滤光器124。
来自第二观察环境302的电磁辐射通过太阳端口120进入挡板114并经由第二路径126到达分束器122。如本公开所描述，电磁辐射穿过滤光器124。滤光器124衰减第二路径126的电磁辐射的一部分，如本公开所描述。不同地，第一路径128和/或第二路径126包括一个或多个阶段，所述阶段包括各种滤光器、反射器和/或用于衰减或增强电磁辐射的其他器械。
虽然图3A的示例示出了具有比太阳端口部分更长的星体端口部分的挡板114，不过另一些示例包括太阳端口部分与星体端口部分一样长或者太阳端口部分比星体端口部分更长的情况。在某些示例中，太阳端口120和星体端口118的视野场域是不同的。即，例如，当太阳端口120被配置为集中在太阳306上而星体端口118被配置为对星体308成像时，太阳端口120具有比星体端口118的视野场域更小的视野场域。例如，在某些此类配置中，星体端口118的视野场域是太阳端口120的视野场域的两倍、三倍或多倍。
第一路径128和第二路径126的电磁辐射被分束器122组合到组合视路130中。然后组合的电磁辐射沿着组合视路130到达成像传感器112。因此，组合视路130包括的电磁辐射是第一路径128和第二路径126的电磁辐射的组合。当成像传感器112接收组合视路130的组合电磁辐射时，成像传感器112输出的图像在一幅视图内包含太阳306和星体308两者。在各种示例中，太阳306的电磁辐射的适当衰减防止星体308从图像中被洗消。因此，所得图像可用于通过利用星体308进行导航以及用于观察太阳306和太阳306前方的任何物体。
在各种示例中，分束器122为一片平坦的玻璃。在某些示例中，该玻璃被镀铝，其厚度优化了第一路径128和第二路径126之间的反射量或透射量。在某些示例中，分束器122包括光谱二向色滤光器，其用于过滤来自一个或多个方向的光(例如，分束器122包括在太阳光通过的部分上的光谱二向色滤光器)，以使最大量的恒星光穿过星体端口118，而成像传感器112的低灵敏度区域被用于太阳端口120。例如，二向色分束器被配置为仅通过非常窄的蓝光波段。在这样的配置中，在对太阳306成像的同时太阳图像将能够具有更高的空间分辨率，而不会丢失恒星图像的信号。这种配置允许优越的成像，并防止成像传感器112的部分被烧蚀。
如图所示，星体端口118和太阳端口120被配置为对环境的不同部分成像。因此，第一观察环境304和第二观察环境302为天空的不同部分。在某些示例中，第一路径128和第二路径126彼此不平行，并且因此星体端口118和太阳端口120彼此成角度布置。
因此，如本公开所描述的星体跟踪器104允许在不需要滤光器轮或其他机构的情况下使用一个星体跟踪器对太阳306和星体308两者进行成像。这种配置允许星体跟踪器以更少的部件、更少的重量和更高的可靠性对太阳成像。
图3B依据一些示例示出了图3A中直接太阳成像星体跟踪器的另一示例的侧视图。图3B示出了星体跟踪器104。在图3B中，星体跟踪器104包括被布置在太阳端口120的滤光器124之上的透镜340。在某些示例中，透镜340是被布置在滤光器124之上的附加透镜。虽然图3B所示的示例将透镜340耦接到滤光器124，不过其他示例包括透镜340被布置在距滤光器124相对较远位置的情况。
在某些示例中，透镜340被添加到太阳端口120以缩短和/或延长太阳端口120的有效焦距。缩短有效焦距允许太阳306在更宽的视野场域上被检测到(例如，太阳306在成像传感器112上显得更小，并且因此，在图像中，在更宽的视野场域上可见)。延长有效焦距允许太阳306在成像传感器112上显得更大(例如，为了更好地成像在太阳306的衬托下的目标)。
虽然图3A和图3B中的示例示出了其中挡板114的包括第一路径128和星体端口118的部分相对于挡板114的包括第二路径126和太阳端口120的部分以90度角布置的示例，例如图4A中的示例的另一些示例以不同的配置和/或以不同的角度布置各种路径和端口。图4A依据一些示例示出了另一直接太阳成像星体跟踪器的侧视图。
在图4A中，挡板114的包括星体端口418和第一路径428的部分与挡板114的包括太阳端口120和第二路径126的部分成非直角布置。分束器422相应地重新安置以使第一路径428和第二路径126的电磁辐射被组合到用于成像传感器112的适合的组合视路430中。
图4B依据一些示例示出了另一直接太阳成像星体跟踪器的侧视图。图4B示出星体跟踪器104，其包括被布置在成像传感器112上方的挡板414。挡板414包括被布置在第二路径126内的透镜440和被布置在第一路径128不同部分内的透镜442和444。因此，不同的透镜被用于第一路径128和第二路径126的不同的焦点路径。透镜440和442被布置在挡板414内(例如，分别在太阳端口120和星体端口118的后方)，而透镜444被布置在星体端口118处，与图3B的透镜340类似。
透镜440、442和444允许相对应的第二路径126和第一路径128的焦距缩短或延长。如本公开所描述，太阳306的较短焦距将使太阳周围的视野场域更宽(例如，允许在更大的视野场域上观测到太阳)，而太阳306的较长焦距将允许观察到太阳306以及在太阳306衬托下的任何物体的更多细节。此外，第一路径128的较短焦距将允许星体308相应地被定位在视野内(例如，结合分束器122的定位)。第一路径128的较短焦距允许星体308在更宽的视野场域上被看到。
星体跟踪器操作的示例性技术
图5依据一些示例示出了示例性直接太阳成像星体跟踪器的操作的流程图。图5示出了操作本公开所描述的星体跟踪器的技术500。
在502中，星体跟踪器被初始化。因此，星体跟踪器变得可操作并且被配置为成像接近星体跟踪器的环境的各个部分(例如，星体追踪器周围的天空)。在504中，星体跟踪器被定位。在某些示例中，星体跟踪器的定位包括定位太阳端口，以使太阳在通过太阳端口接收的图像内可见。星体端口相应地被定位以使太阳在通过星体端口接收的图像内不可见。在某些示例中，作为星体跟踪器定位的一部分，航天器的太阳能电池板(例如，动力系统108)被定向在与太阳端口相同的方向上。由于太阳端口被配置为观察太阳并且太阳能电池板在朝向太阳定向时是最具效率的，所以以这种方式定向两者允许航天器的高效操作。因此，在这种配置中，太阳能电池板的平面被定位成正交于太阳光线。
506包括用于成像星体跟踪器环境周围的太阳和星体的技术。因此，第一观察环境在508中被成像并且第二观察环境在510中被成像。在某些示例中，第一观察环境的成像和第二观察环境的成像大约在相同的时间或在叠覆的时间段期间执行。在某些示例中，第一观察环境包括太阳。因此，星体跟踪器的挡板适当地衰减了第一观察环境的太阳的电磁辐射，以使在对第一观察环境和第二观察环境成像所生成的组合图像中，太阳和星体都是可见的。
基于506中的成像，组合图像在512中被生成(例如，来自组合视路的电磁辐射)。该图像是第一观察环境和第二观察环境两者的呈现，并且因此包含太阳和第一观察环境内的任何星体。在某些示例中，由于来自第二观察环境内的太阳产生的电磁辐射的强度造成的洗消会导致不包含存在于第二观察环境内的任何星体的图像。
图像在514中被分析。在某些示例中，图像的分析由如本公开所描述的一个或多个控制器执行。图像的分析包括例如分析太阳的图像(例如，通过确认太阳的角直径来确认太阳被描绘在图像内和/或确定太阳黑子或太阳的任何其他特征)、分析太阳的图像以确定太阳前方物体的存在、分析图像中的星体以实现导航的目的(例如，通过确定星体的位置来确定航天器的实际位置)和/或其他此类分析中的一项或多项。
在某些示例中，虽然图像是从第一观察环境和第二观察环境两者的电磁辐射生成的，但该图像是组合(例如，叠覆)第一观察环境和第二观察环境的单幅图像。因此，虽然第一观察环境和第二观察环境为环境的不同部分，但图像将两者组合成单个环境。因此，图像中的星体被显示为靠近太阳，即使其实际位于两个不同的位置。因此，在各种示例中，分析图像的控制器确定，由于来自第二观察环境内的太阳产生的电磁辐射的强度导致的洗消，图像内的任何星体均处于第一观察环境内。然后控制器便能够在观测太阳的同时利用星体进行导航，所有这些均来自同一个图像。
本公开描述了此类图像的示例。图6A-6D依据一些示例示出了由直接太阳成像星体跟踪器获取的示例图像。图6A示出了图像600的示例，其由通过本公开所描述的挡板的太阳端口的电磁辐射创建。图像600表示由如本公开所描述的第二路径的电磁辐射创建的图像。图像600包括太阳306和被布置在太阳306前方的卫星610。图像600已经被充分衰减以使卫星610在太阳306前方是可见的。在某些示例中，卫星610替代地或附加地是空间碎片或其他感兴趣的对象。
图6B示出了图像602的示例，其由通过本公开所描述的挡板的星体端口的电磁辐射创建。图像602表示由如本公开所描述的第一路径的电磁辐射创建的图像。图像602包括星体端口的观察环境内的星体308。
图6C示出了图像604的示例，其组合了通过本公开所描述的挡板的太阳端口和星体端口接收的电磁辐射。因此，图像604表示由分束器后方的组合视路的电磁辐射创建的图像。因此，图像604包括太阳306和太阳306前方的卫星610两者以及星体308。
如图604所示，星体308看似与太阳306和卫星610处于相同的观察环境中，并且太阳306与一些星体308叠覆。然而，在某些示例中，由于太阳端口和星体端口对环境的不同部分成像，所以星体308的位置实际未与太阳306的位置叠覆。叠覆是由于分束器组合了由太阳端口和星体端口成像的不同部分的电磁辐射而导致的。在某些示例中，图像604的分析是通过将图像604内包含的所有星体308识别为从星体端口的观察环境成像来执行的。
图6D示出了图像608，其包括太阳612的中性密度图像。图像608示出了太阳612的替代图像。这种替代图像在某些示例中被用于对观察环境的部分进行成像。
运载工具示例
虽然已经参考航天器和航天工业描述了上述公开的系统、装置和方法，但应当理解，本公开的示例也适用于其他背景，例如天文台、汽车、船舶、飞行器和其他机械和车辆背景。例如，在某些其他示例中，本公开所描述的系统和装置被安装在飞行器的万向节上。因此，在如图7A中所示的航天器制造和使用方法700的范畴中描述了本公开的示例，并且如图7B中所示的运载工具适用于其他此类范畴。
图7A依据一些示例示出了的运载工具生产和使用方法的示例的流程图。在一些示例中，在预生产期间，方法700包括运载工具750(例如，如图1中所示的航天器)的规格和设计704以及材料采购706。在生产期间，进行运载工具750的组件和子部件制造708以及系统集成710。此后，运载工具750通过认证和交付712以投入使用714。在使用期间，在某些示例中，运载工具750被定期维护和维修716(例如，改良、重新配置、翻新等等)。
在某些示例中，方法700的每项流程由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)执行或实施。就本说明的目的而言，系统集成商包括任意数量的航天制造商和主要系统分包商；第三方包括任意数量的贩卖商、分包商和供应商；以及在某些示例中，运营商包括航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等等。
图7B依据一些示例示出了运载工具示例的框图。如图7B中所示，由方法700生产的运载工具750(例如，航天器)包括具有多个系统720的框架718和内部722。系统720的示例包括推进系统724、电气系统726、导航系统728以及环境系统730中的一个或多个。在各种示例中，其他系统也包括在运载工具750内。虽然展示了航天示例，但所描述的原理适用于其他行业，例如汽车行业。
附加示例
图8A和图8B是依据一些示例的直接太阳成像星体跟踪器的挡板的图示。图8A示出了包括星体端口118和成像传感器接收器850的挡板814。成像传感器接收器850被配置为接收成像传感器112。图8B示出了挡板814的侧视图。如图8B所示，挡板814包括星体端口118和成像传感器接收器850。传感器端口852被布置在成像传感器接收器850的一端。
此外，挡板814包括被布置在其视路内的一个或多个内部挡板854。在各种示例中，内部挡板被包括在第一路径128、第二路径126和/或组合视路130内，以例如适应对太阳、月球和/或地球指向禁区的要求。因此，内部挡板854允许限制其相关联端口的视点。
挡板814还包括太阳端口820。太阳端口820包括一个或多个透镜，并且在某些示例中，包括一个或多个滤光器以衰减日光的幅度。在某些示例中，太阳端口820与第一路径128成一定角度布置。例如，在某些示例中，太阳端口820被布置成与第一路径128成30-60度之间的角度，例如如图8中所示的成45度角。在某些这样的配置中，太阳端口820通过一个或多个滤光器衰减日光的幅度/亮度(magnitude)，由于其取向而充当分束器，并且在某些示例中，改变太阳端口820的焦距。因此，例如，被布置在太阳端口820内的透镜充当分束器。太阳端口820因此将第一路径128和太阳视图组合到组合视路130中。在另外的示例中，传感器端口852和/或太阳端口820包括星体反光镜或另一个这样的透镜。因此，例如，某些示例中的传感器端口852包括透镜。该透镜在某些示例中有助于成像传感器112的图像聚焦。
图9A和图9B是依据一些示例的直接太阳成像星体跟踪器的图示。如图9A和9B中所示，星体跟踪器904包括挡板814和被布置在成像传感器接收器850内的成像传感器112。挡板814包括星体端口118和太阳端口820。如图9B中所示，组合视路130被引导到成像传感器112的一个或多个传感器中。
更多示例
此外，本公开包括根据以下条款的示例：
条款1.一种航天器100，包括：
航天器结构102；以及
星体跟踪器104，其耦接到航天器结构102并且包括：
成像传感器112，其被配置为通过组合视路130接收电磁辐射；以及挡板114，其被布置成靠近成像传感器112并且包括：
星体端口118，其被配置为通过第一路径128接收与第一观察环境304相关联的第一电磁辐射；
太阳端口120，被配置为通过第二路径126接收与第二观察环境302相关联的第二电磁辐射并且被配置为衰减第二电磁辐射的幅度；以及
分束器122，其被配置为接收第一路径128的第一电磁辐射和第二路径126的第二电磁辐射，并且被配置为将第一电磁辐射和第二电磁辐射组合到组合视路130中。
条款2.根据条款1所述的航天器100，其中太阳端口120被配置为衰减99％或更多的接收到的第二电磁辐射的幅度。
条款3.根据条款1所述的航天器100，其中第一路径128与第二路径126不平行。
条款4.根据条款1所述的航天器100，还包括控制器110，其被配置为：
接收506来自成像传感器112的成像数据；并且
基于成像数据输出512图像604，其中图像604与第一观察环境304和第二观察环境302两者相关联。
条款5.根据条款4所述的航天器100，其中第一观察环境304为天空300的第一部分，其中第二观察环境302为天空300的第二部分，并且其中图像604组合第一观察环境304和第二观察环境302两者。
条款6.根据条款1所述的航天器100，其中太阳端口120被配置为将第二电磁辐射衰减至第一水平，以允许用星体端口118对一个或多个星体308且用太阳端口120对太阳306进行同时成像。
条款7.根据条款6所述的航天器100，其中航天器100被配置为当在环绕地球的轨道中时同时成像所述一个或多个星体308和太阳306。
条款8.根据条款1所述的航天器100，其中成像传感器112为视觉传感器。
条款9.一种星体跟踪器104，包括：
成像传感器112，其被配置为通过组合视路130接收电磁辐射；以及
挡板114，其被布置成靠近所述成像传感器112并且包括：
星体端口118，其被配置为通过第一路径128接收与第一观察环境304关联的第一电磁辐射；
太阳端口120，其被配置为通过第二路径126接收与第二观察环境302相关联的第二电磁辐射，并被配置为衰减第二电磁辐射的幅度；以及
分束器122，其被配置为接收第一路径128的第一电磁辐射和第二路径126的第二电磁辐射，并且被配置为将第一电磁辐射和第二电磁辐射组合到组合视路130中。
条款10.根据条款9所述的星体跟踪器104，其中太阳端口120被配置为衰减99％或更多的接收到的第二电磁辐射的幅度。
条款11.根据条款9所述的星体跟踪器104，其中第一路径128与第二路径126不平行。
条款12.根据条款9所述的星体跟踪器104，还包括控制器110，其被配置为：
接收506来自成像传感器112的成像数据；并且
基于成像数据输出512图像604，其中图像604与第一观察环境304和第二观察环境302两者相关联。
条款13.根据条款12所述的星体跟踪器104，其中第一观察环境304为天空300的第一部分，其中第二观察环境302为天空300的第二部分，并且其中图像604组合第一观察环境304和第二观察环境302两者。
条款14.根据条款9所述的星体跟踪器104，其中太阳端口120被配置为将第二电磁辐射衰减至第一水平，以允许用星体端口118对一个或多个星体308且太阳端口120对太阳306进行同时成像。
条款15.根据条款9所述的星体跟踪器104，其中成像传感器112为视觉传感器。
条款16.根据条款9所述的星体跟踪器104，其中分束器122被布置在太阳端口120内。
条款17.根据条款9所述的星体跟踪器104，其中太阳端口120被布置为与第一路径128成30-60度之间的角度。
条款18.根据条款9所述的星体跟踪器104，还包括被布置在第一路径128内的第一透镜442。
条款19.根据条款9所述的星体跟踪器104，还包括被布置在第二路径126内的第二透镜440。
条款20.根据条款9所述的星体跟踪器104，其中分束器122包括光谱二向色滤光器。
条款21.一种方法，包括：
定位504星体跟踪器104，以使包含太阳306的第二观察环境302处于星体跟踪器104的太阳端口120的视野内，并使不同于第二观察环境302的第一观察环境304处于星体跟踪器104的星体端口118的视野内，其中太阳端口120被配置为衰减第二观察环境302的视野的幅度；以及
用星体跟踪器104的成像传感器112对第一观察环境304和第二观察环境302成像506。
条款22.根据条款21所述的方法，其中星体端口118被配置为通过第一路径128接收与第一观察环境304相关联的第一电磁辐射，并且其中太阳端口120被配置为通过第二路径126接收与第二观察环境302相关联的第二电磁辐射。
条款23.根据条款22所述的方法，其中太阳端口120和星体端口118被布置在挡板114内，并且其中挡板114还包括分束器122，其被配置为接收第一电磁辐射和第二电磁辐射并且被配置为将第一电磁辐射和第二电磁辐射组合到组合视路130中。
条款24.根据条款22所述的方法，其中太阳端口120被配置为将第二电磁辐射衰减至第一水平，以允许用星体端口118对一个或多个星体308且用太阳端口120对太阳306进行同时成像。
条款25.根据条款21所述的方法，还包括：
生成512与第一观察环境304和第二观察环境302相关联的图像604；以及
基于图像604确定514航天器100的导航数据。
条款26.根据条款21所述的方法，其中星体跟踪器104的定位504还包括，将航天器100的太阳能电池板108定向在与太阳端口(120)的方向相同的方向上。
结论
虽然为了清楚理解的目的已经对前述概念进行了一些详细的描述，但显然可以在所附权利要求的范围内实践某些改变和修改。应当注意的是，有许多替代的方式来实现流程、系统和装置。因此，本示例被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (16)

1.一种星体跟踪器(104)，包括：
成像传感器(112)，其被配置为通过组合视路(130)接收电磁辐射；以及
挡板(114)，其被布置成靠近所述成像传感器(112)并且包括：
星体端口(118)，其被配置为通过第一路径(128)接收与第一观察环境(304)相关联的第一电磁辐射；
太阳端口(120)，其被配置为通过第二路径(126)接收与第二观察环境(302)相关联的第二电磁辐射，并被配置为衰减所述第二电磁辐射的幅度；以及
分束器(122)，其被配置为接收所述第一路径(128)的所述第一电磁辐射和所述第二路径(126)的所述第二电磁辐射，并且被配置为将所述第一电磁辐射和所述第二电磁辐射组合到所述组合视路(130)中。
2.根据权利要求1所述的星体跟踪器(104)，其中所述太阳端口(120)被配置为衰减99％或更多的接收到的所述第二电磁辐射的所述幅度。
3.根据权利要求1所述的星体跟踪器(104)，其中所述第一路径(128)与所述第二路径(126)不平行。
4.根据权利要求1所述的星体跟踪器(104)，还包括控制器(110)，其被配置为：
接收(506)来自所述成像传感器(112)的成像数据；并且
基于所述成像数据输出(512)图像(604)，其中所述图像(604)与所述第一观察环境(304)和所述第二观察环境(302)两者相关联。
5.根据权利要求4所述的星体跟踪器(104)，其中所述第一观察环境(304)为天空(300)的第一部分，其中所述第二观察环境(302)为所述天空(300)的第二部分，并且其中所述图像(604)组合所述第一观察环境(304)和所述第二观察环境(302)两者。
6.根据权利要求1所述的星体跟踪器(104)，其中所述太阳端口(120)被配置为将所述第二电磁辐射衰减至第一水平，以允许用所述星体端口(118)对一个或多个星体(308)且用所述太阳端口(120)对太阳(306)进行同时成像。
7.根据权利要求1所述的星体跟踪器(104)，其中所述成像传感器(112)为视觉传感器。
8.根据权利要求1所述的星体跟踪器(104)，其中所述分束器(122)被布置在所述太阳端口(120)内。
9.根据权利要求1所述的星体跟踪器(104)，其中所述太阳端口(120)被布置为与所述第一路径(128)成30-60度之间的角度。
10.根据权利要求1所述的星体跟踪器(104)，还包括被布置在所述第一路径(128)内的第一透镜(442)。
11.根据权利要求1所述的星体跟踪器(104)，还包括被布置在所述第二路径(126)内的第二透镜(440)。
12.根据权利要求1所述的星体跟踪器(104)，其中所述分束器(122)包括光谱二向色滤光器。
13.一种航天器(100)，包括：
航天器结构(102)；以及
根据权利要求1-12中任一项所述的星体跟踪器(104)，其耦接到所述航天器结构(102)。
14.一种方法，包括：
定位(504)星体跟踪器(104)，以使包含太阳(306)的第二观察环境(302)处于所述星体跟踪器(104)的太阳端口(120)的视野内，并使不同于所述第二观察环境(302)的第一观察环境(304)处于所述星体跟踪器(104)的星体端口(118)的视野内，其中所述太阳端口(120)被配置为衰减所述第二观察环境(302)的所述视野的幅度；以及
用所述星体跟踪器(104)的成像传感器(112)对所述第一观察环境(304)和所述第二观察环境(302)成像(506)。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
生成(512)与所述第一观察环境(304)和所述第二观察环境(302)相关联的图像(604)；以及
基于所述图像(604)确定(514)航天器(100)的导航数据。
16.根据权利要求14或15中任一项所述的方法，其中所述定位(504)所述星体跟踪器(104)还包括，将航天器(100)的太阳能电池板(108)定向在与所述太阳端口(120)的方向相同的方向上。
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