JP2680331B2 - 宇宙航行体の補捉追尾装置 - Google Patents
宇宙航行体の補捉追尾装置Info
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- JP2680331B2 JP2680331B2 JP6406188A JP6406188A JP2680331B2 JP 2680331 B2 JP2680331 B2 JP 2680331B2 JP 6406188 A JP6406188 A JP 6406188A JP 6406188 A JP6406188 A JP 6406188A JP 2680331 B2 JP2680331 B2 JP 2680331B2
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- Japan
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- beacon light
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば人工衛星等の宇宙航行体間の光通
信用ビーコン光を検出して捕捉追尾してなる宇宙航行体
の捕捉追尾装置に関する。
信用ビーコン光を検出して捕捉追尾してなる宇宙航行体
の捕捉追尾装置に関する。
（従来の技術） 従来、人工衛星間の捕捉追尾を行なう捕捉追尾装置に
おいては、ビーコン光を検出するのに、第３図に示すよ
うに、フォトダイオード１を４分割したセル1aを配設し
た4QDと称するセンサヘッドを用いたものがある。この
センサヘッドは、ビーコン光が各セル1aに入射すると、
その照射位置に応じて各セル1aの出力が変化することに
より、この出力信号からビーコン光の照射位置を演算等
を施して検出し、この照射位置に対応して追尾用人工衛
星への捕捉追尾を行ないせしめる。
おいては、ビーコン光を検出するのに、第３図に示すよ
うに、フォトダイオード１を４分割したセル1aを配設し
た4QDと称するセンサヘッドを用いたものがある。この
センサヘッドは、ビーコン光が各セル1aに入射すると、
その照射位置に応じて各セル1aの出力が変化することに
より、この出力信号からビーコン光の照射位置を演算等
を施して検出し、この照射位置に対応して追尾用人工衛
星への捕捉追尾を行ないせしめる。
ところが、上記捕捉追尾装置では、そのセンサヘッド
をフォトダイオード１で構成しているために、その応答
性については非常に優れ、精追尾用に好適するものの、
いわゆる分解能が劣り高精度化を図ることが困難なこと
で、精追尾用としては満足の行くものでなかった。
をフォトダイオード１で構成しているために、その応答
性については非常に優れ、精追尾用に好適するものの、
いわゆる分解能が劣り高精度化を図ることが困難なこと
で、精追尾用としては満足の行くものでなかった。
そこで、上記センサヘッドとして、第４図に示すよう
に、テレビレート等で使用しているCCD等の撮像素子２
を配設することも考えられる。
に、テレビレート等で使用しているCCD等の撮像素子２
を配設することも考えられる。
しかしながら、上記撮像素子２においては、その分解
能が一画素分2aの大きさで決まるため、高精度が要求さ
れる場合には画素数が増え、読出しにかかる時間が非常
に長くなり、捕捉追尾に適用する程度の応答を確保する
ことが困難となるという問題を有する。
能が一画素分2aの大きさで決まるため、高精度が要求さ
れる場合には画素数が増え、読出しにかかる時間が非常
に長くなり、捕捉追尾に適用する程度の応答を確保する
ことが困難となるという問題を有する。
このうち応答性については、一画素2aを微細化するこ
とにより高速応答を実現することが可能で、分解能につ
いても、撮像素子２の出力信号を例えば の式を用いて重心計算して、その重心位置より照射位置
を求めることで、高精度化を図ることが可能である。但
し、Iijは、（i,j）画素における入力光の強さである。
とにより高速応答を実現することが可能で、分解能につ
いても、撮像素子２の出力信号を例えば の式を用いて重心計算して、その重心位置より照射位置
を求めることで、高精度化を図ることが可能である。但
し、Iijは、（i,j）画素における入力光の強さである。
ところが、上記手段では、分解能を向上させるため
に、撮像素子２全体について重心計算を実施しなければ
ならないことにより、その演算回路が非常に複雑となる
うえ、多値のデータを記憶するメモリ等を付加しなけれ
ばならないので、大形化と共に、複雑化が促進される。
この結果、宇宙航行体への搭載が困難となるという問題
を有することとなる。
に、撮像素子２全体について重心計算を実施しなければ
ならないことにより、その演算回路が非常に複雑となる
うえ、多値のデータを記憶するメモリ等を付加しなけれ
ばならないので、大形化と共に、複雑化が促進される。
この結果、宇宙航行体への搭載が困難となるという問題
を有することとなる。
（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように、従来の宇宙航行体の捕捉追尾装置
では、高精度な捕捉追尾の要求される精追尾用として、
精度的に満足の行くものでないものであったり、あるい
は精追尾用に構成すると、大形化、複雑化が促進される
という問題を有するものであった。
では、高精度な捕捉追尾の要求される精追尾用として、
精度的に満足の行くものでないものであったり、あるい
は精追尾用に構成すると、大形化、複雑化が促進される
という問題を有するものであった。
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、構成
簡易にして、応答性に優れ、かつ、高精度な追尾動作を
実現し得る宇宙航行体の捕捉追尾装置を提供することを
目的とする。
簡易にして、応答性に優れ、かつ、高精度な追尾動作を
実現し得る宇宙航行体の捕捉追尾装置を提供することを
目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、追尾用宇宙航行体からのビーコン光を検
出して捕捉追尾してなる宇宙航行体の捕捉追尾装置を、
第１の画素領域の周囲部に第２の画素領域を配設してな
る撮像素子を備えて、前記第１の画素領域に前記ビーコ
ン光が照射された状態で、出力信号を重力計算して照射
位置を求め、かつ、前記第２の画素領域に前記ビーコン
光が照射された状態で、出力信号から直接的に照射位置
を求めるように構成したものである。
出して捕捉追尾してなる宇宙航行体の捕捉追尾装置を、
第１の画素領域の周囲部に第２の画素領域を配設してな
る撮像素子を備えて、前記第１の画素領域に前記ビーコ
ン光が照射された状態で、出力信号を重力計算して照射
位置を求め、かつ、前記第２の画素領域に前記ビーコン
光が照射された状態で、出力信号から直接的に照射位置
を求めるように構成したものである。
（作用） 上記構成によれば、精追尾に適用する場合は、撮像素
子の第１及び第２の画素領域を、例えば数千枚／秒程度
の読出し速度となるように、少ない画素数で構成するこ
とにより、上記２つの画素領域における高速応答が実現
されると共に、第１の画素領域では画素の大きさに比し
て約２桁の分解能の向上が実現する。従って、高精度な
精追尾動作が実現できる。これにより、第１の画素領域
の出力信号のみを重心計算して照射位置を求めれる構成
で済むので、宇宙搭載用として適用可能な形状寸法の確
保ができると共に、構成の簡略化が確保できる。
子の第１及び第２の画素領域を、例えば数千枚／秒程度
の読出し速度となるように、少ない画素数で構成するこ
とにより、上記２つの画素領域における高速応答が実現
されると共に、第１の画素領域では画素の大きさに比し
て約２桁の分解能の向上が実現する。従って、高精度な
精追尾動作が実現できる。これにより、第１の画素領域
の出力信号のみを重心計算して照射位置を求めれる構成
で済むので、宇宙搭載用として適用可能な形状寸法の確
保ができると共に、構成の簡略化が確保できる。
（実施例） 以下、この発明の実施例について、図面を参照して詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図の発明の一実施例に係る宇宙航行体の捕捉追尾
装置を示すもので、追尾用宇宙航行体からのビーコン光
が光学系10を介してCCD等の撮像素子11に導かれる。こ
の撮像素子11は、例えば数千枚／秒の読出し速度とでき
るような画素数を持ち、第２図に示すように、略中央部
の第１の画素領域Ａ（図中斜線で示す部分）と、この第
１の画素領域Ａの周囲に配設される第２の画素領域Ｂで
構成され、その出力端にはプレゼンス発生回路12,X−Ｙ
座標検出回路13及び重心位置演算検出回路14の各入力端
が接続される。
装置を示すもので、追尾用宇宙航行体からのビーコン光
が光学系10を介してCCD等の撮像素子11に導かれる。こ
の撮像素子11は、例えば数千枚／秒の読出し速度とでき
るような画素数を持ち、第２図に示すように、略中央部
の第１の画素領域Ａ（図中斜線で示す部分）と、この第
１の画素領域Ａの周囲に配設される第２の画素領域Ｂで
構成され、その出力端にはプレゼンス発生回路12,X−Ｙ
座標検出回路13及び重心位置演算検出回路14の各入力端
が接続される。
このうちプレゼンス信号発生回路12の出力端は第１の
スイッチ15の信号入力端に接続される。この第１のスイ
ッチ15の固定接点ａにはプログラム制御用のオンボード
制御装置16に接続され、その固定接点ｂにはPID制御回
路17の出力端が接続される。そして、第１のスイッチ15
の可動接点ｃには宇宙航行体姿勢制御用の２軸ジンバル
18が接続される。
スイッチ15の信号入力端に接続される。この第１のスイ
ッチ15の固定接点ａにはプログラム制御用のオンボード
制御装置16に接続され、その固定接点ｂにはPID制御回
路17の出力端が接続される。そして、第１のスイッチ15
の可動接点ｃには宇宙航行体姿勢制御用の２軸ジンバル
18が接続される。
また、上記Ｘ−Ｙ座標検出回路13の出力端には第２の
スイッチ19の固定接点ａに接続される。この第２のスイ
ッチ19は、その信号入力端に上記Ｘ−Ｙ座標検出回路13
に接続される照射位置判定回路20の出力端が接続されて
おり、その固定接点ｂには上記重心位置演算回路14の出
力端が接続される。そして、第２のスイッチ19の可動接
点ｃには上記PID制御回路17の入力端に接続される。
スイッチ19の固定接点ａに接続される。この第２のスイ
ッチ19は、その信号入力端に上記Ｘ−Ｙ座標検出回路13
に接続される照射位置判定回路20の出力端が接続されて
おり、その固定接点ｂには上記重心位置演算回路14の出
力端が接続される。そして、第２のスイッチ19の可動接
点ｃには上記PID制御回路17の入力端に接続される。
上記構成において、捕捉追尾を行なう場合は、先ず２
軸ジンバル18がオンボード制御装置16及び第１のスイッ
チ15を介して駆動制御され、追尾用宇宙航行体からの光
通信用ビーコン光を撮像素子11の視野内に入れる。ここ
で、撮像素子11は出力信号をプレゼンス信号発生回路12
に出力する。すると、このプレゼンス信号発生回路12
は、切換制御信号を第１のスイッチ15に出力して可動接
点ｃを固定接点ｂに切換え、捕捉追尾モードに制御す
る。同時に、撮像素子11の出力信号はＸ−Ｙ座標検出回
路13及び重心位置演算回路14に導かれる。このうちＸ−
Ｙ座標検出回路13はＸ−Ｙ座標系の位置を検出した検出
信号を第２のスイッチ19の固定接点ａに出力する。同時
に、検出信号は照射位置判定回路20に導かれる。この照
射位置検出回路20は検出信号から撮像素子11の第１及び
第２の画素領域A,Bに照射されているかを判定し、その
第１の画素領域Ａに照射されている状態で、可動接点ｃ
を固定接点ｂに接続させ、その第２の画素領域Ｂに照射
されている状態で、可動接点を固定接点ａに接続させ
る。ここで、第２のスイッチ19の可動接点ｃが固定接点
ａに接続された状態では、Ｘ−Ｙ座標検出回路13の検出
信号がPID制御回路17に直接的に出力される。これによ
り、このPID制御回路17は、入力した検出信号より駆動
制御信号を生成して、その駆動制御信号に対応して上記
２軸ジンバル18を駆動制御し捕捉追尾を行ないせしめ
る。
軸ジンバル18がオンボード制御装置16及び第１のスイッ
チ15を介して駆動制御され、追尾用宇宙航行体からの光
通信用ビーコン光を撮像素子11の視野内に入れる。ここ
で、撮像素子11は出力信号をプレゼンス信号発生回路12
に出力する。すると、このプレゼンス信号発生回路12
は、切換制御信号を第１のスイッチ15に出力して可動接
点ｃを固定接点ｂに切換え、捕捉追尾モードに制御す
る。同時に、撮像素子11の出力信号はＸ−Ｙ座標検出回
路13及び重心位置演算回路14に導かれる。このうちＸ−
Ｙ座標検出回路13はＸ−Ｙ座標系の位置を検出した検出
信号を第２のスイッチ19の固定接点ａに出力する。同時
に、検出信号は照射位置判定回路20に導かれる。この照
射位置検出回路20は検出信号から撮像素子11の第１及び
第２の画素領域A,Bに照射されているかを判定し、その
第１の画素領域Ａに照射されている状態で、可動接点ｃ
を固定接点ｂに接続させ、その第２の画素領域Ｂに照射
されている状態で、可動接点を固定接点ａに接続させ
る。ここで、第２のスイッチ19の可動接点ｃが固定接点
ａに接続された状態では、Ｘ−Ｙ座標検出回路13の検出
信号がPID制御回路17に直接的に出力される。これによ
り、このPID制御回路17は、入力した検出信号より駆動
制御信号を生成して、その駆動制御信号に対応して上記
２軸ジンバル18を駆動制御し捕捉追尾を行ないせしめ
る。
また、第２のスイッチ19の可動接点ｃが固定接点ｂに
接続された状態では、重心位置演算回路14で求めた重心
位置信号が上記PID制御回路17に出力される。これによ
り、PID制御回路17は、その重心位置信号より駆動制御
信号を生成して、その駆動制御信号に対応して２軸ジン
バル18を駆動制御し捕捉追尾を行ないせしめる。
接続された状態では、重心位置演算回路14で求めた重心
位置信号が上記PID制御回路17に出力される。これによ
り、PID制御回路17は、その重心位置信号より駆動制御
信号を生成して、その駆動制御信号に対応して２軸ジン
バル18を駆動制御し捕捉追尾を行ないせしめる。
このように、上記宇宙航行体の捕捉追尾装置は撮像素
子11の略中央部の第１の画素領域Ａにビーコン光が照射
された状態で、出力信号を重心計算して照射位置を決
め、その第２の画素領域Ｂにビーコン光が照射された状
態で、出力信号から直接的に照射位置を求めるように構
成したことにより、例えば、撮像素子11の第１及び第２
の画素領域A,Bの画素数を、例えば数千枚／秒程度の読
出し速度となように設定することで、その第２の画素領
域Ｂにおける高速応答が実現すると共に、第１の画素領
域Ａによる画素11aの大きさに比して約２桁程度の分解
能を得ることができ、高精度な精追尾動作が実現する。
そして、これによれば第１の画素領域Ａの出力信号のみ
を重心計算して照射位置を求めれる構成で済むので、宇
宙搭載用として適用可能な形状寸法の確保ができると共
に、構成の簡略化が確保できる。
子11の略中央部の第１の画素領域Ａにビーコン光が照射
された状態で、出力信号を重心計算して照射位置を決
め、その第２の画素領域Ｂにビーコン光が照射された状
態で、出力信号から直接的に照射位置を求めるように構
成したことにより、例えば、撮像素子11の第１及び第２
の画素領域A,Bの画素数を、例えば数千枚／秒程度の読
出し速度となように設定することで、その第２の画素領
域Ｂにおける高速応答が実現すると共に、第１の画素領
域Ａによる画素11aの大きさに比して約２桁程度の分解
能を得ることができ、高精度な精追尾動作が実現する。
そして、これによれば第１の画素領域Ａの出力信号のみ
を重心計算して照射位置を求めれる構成で済むので、宇
宙搭載用として適用可能な形状寸法の確保ができると共
に、構成の簡略化が確保できる。
なお、上記実施例では、撮像素子11を精追尾動作に適
用するように構成した場合で説明したが、これに限るこ
となく、いわゆる粗追尾動作を行なうように構成するこ
とも可能である。よって、この発明は上記実施例に限る
ことなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の変形を実施し得ることは勿論のことである。
用するように構成した場合で説明したが、これに限るこ
となく、いわゆる粗追尾動作を行なうように構成するこ
とも可能である。よって、この発明は上記実施例に限る
ことなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の変形を実施し得ることは勿論のことである。
［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明によれば、構成簡易に
して、応答性に優れ、かつ、高精度な追尾動作を実現し
得る宇宙航行体の捕捉追尾装置を提供することができ
る。
して、応答性に優れ、かつ、高精度な追尾動作を実現し
得る宇宙航行体の捕捉追尾装置を提供することができ
る。
第１図はこの発明の一実施例に係る宇宙航行体の捕捉追
尾装置を示す回路構成図、第２図は第１図の撮像素子を
取出して示す図、第３図及び第４図は従来の問題点を説
明するために示した図である。 10……光学系、11……撮像素子、12……プレゼンス信号
発生回路、13……Ｘ−Ｙ座標検出回路、14……重心位置
演算回路、15……第１のスイッチ、16……オンボード制
御装置、17……PID制御回路、18……２軸ジンバル、19
……第２のスイッチ、20……照射位置判定回路。
尾装置を示す回路構成図、第２図は第１図の撮像素子を
取出して示す図、第３図及び第４図は従来の問題点を説
明するために示した図である。 10……光学系、11……撮像素子、12……プレゼンス信号
発生回路、13……Ｘ−Ｙ座標検出回路、14……重心位置
演算回路、15……第１のスイッチ、16……オンボード制
御装置、17……PID制御回路、18……２軸ジンバル、19
……第２のスイッチ、20……照射位置判定回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｊ 1/02 Ｇ０１Ｊ 1/02 Ｑ Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｋ (56)参考文献 特開 昭57−5173（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−93905（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−196169（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−116387（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−501524（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−198007（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−246689（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】追尾用宇宙航行体からのビーコン光を検出
して捕捉追尾してなる宇宙航行体の捕捉追尾装置におい
て、第１の画素領域の周囲部に第２の画素領域を配設し
てなる撮像素子を具備し、前記第１の画素領域に前記ビ
ーコン光が照射された状態では出力信号を重心計算して
照射位置を求め、また、前記第２の画素領域に前記ビー
コン光が照射された状態では出力信号から直接的に照射
位置を求めるように構成したことを特徴とする宇宙航行
体の捕捉追尾装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6406188A JP2680331B2 (ja) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | 宇宙航行体の補捉追尾装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6406188A JP2680331B2 (ja) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | 宇宙航行体の補捉追尾装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01237480A JPH01237480A (ja) | 1989-09-21 |
| JP2680331B2 true JP2680331B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=13247198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6406188A Expired - Lifetime JP2680331B2 (ja) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | 宇宙航行体の補捉追尾装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2680331B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102798849B (zh) * | 2012-08-14 | 2014-03-26 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种消除由于串扰引起光斑质心偏移的方法 |
-
1988
- 1988-03-17 JP JP6406188A patent/JP2680331B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01237480A (ja) | 1989-09-21 |
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