JP2748573B2 - 恒星センサ - Google Patents
恒星センサInfo
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- JP2748573B2 JP2748573B2 JP1184754A JP18475489A JP2748573B2 JP 2748573 B2 JP2748573 B2 JP 2748573B2 JP 1184754 A JP1184754 A JP 1184754A JP 18475489 A JP18475489 A JP 18475489A JP 2748573 B2 JP2748573 B2 JP 2748573B2
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- Japan
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- star
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- dimensional solid
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- imaging device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/785—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system
- G01S3/786—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically
- G01S3/7867—Star trackers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Navigation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、恒星センサに関し、特に人工衛星あるいは
宇宙往還輸送機のような飛翔体に搭載され、２次元固体
撮像素子を用いて星の像を検出するための恒星センサに
関する。
宇宙往還輸送機のような飛翔体に搭載され、２次元固体
撮像素子を用いて星の像を検出するための恒星センサに
関する。
［従来の技術］ 従来の恒星センサの例を第３図に示す。第３図は、２
次元固体撮像素子を用いた従来の恒星センサを示すブロ
ック図である。
次元固体撮像素子を用いた従来の恒星センサを示すブロ
ック図である。
第３図において、星のエネルギー（星光）Ｌは光学レ
ンズ１で集光され、CCD（Charge Coupled Device）等の
２次元固体撮像素子２の受光面に結像して星像が得られ
る。２次元固体撮像素子２の各画素に対応した信号は、
２次元固体撮像素子２からシリアル信号として出力さ
れ、増幅器３およびA/D変換回路４を経てデジタル化さ
れた後に、アドレス発生回路５から出力される画素アド
レスデータと共にマルチプレクサ回路６を介してメモリ
７に収納される。
ンズ１で集光され、CCD（Charge Coupled Device）等の
２次元固体撮像素子２の受光面に結像して星像が得られ
る。２次元固体撮像素子２の各画素に対応した信号は、
２次元固体撮像素子２からシリアル信号として出力さ
れ、増幅器３およびA/D変換回路４を経てデジタル化さ
れた後に、アドレス発生回路５から出力される画素アド
レスデータと共にマルチプレクサ回路６を介してメモリ
７に収納される。
通常は、星光Ｌは光学レンズ１でデフォーカスされ、
ひとつの星像は複数の画素に広がって結像する。これ
は、星の結像位置を２次元固体撮像素子２の画素分解能
以下で求めるために行われるもので、それら複数の画素
データからその星像の中心位置を算出する処理を行う。
これらのデータ処理は、通常第３図に示すようにマイク
ロプロセッサ８によりオンボード・プログラム上におい
て行われる。
ひとつの星像は複数の画素に広がって結像する。これ
は、星の結像位置を２次元固体撮像素子２の画素分解能
以下で求めるために行われるもので、それら複数の画素
データからその星像の中心位置を算出する処理を行う。
これらのデータ処理は、通常第３図に示すようにマイク
ロプロセッサ８によりオンボード・プログラム上におい
て行われる。
２次元固体撮像素子を用いた従来の恒星センサにおけ
る星位置算出処理の一例を、第４図に示す。
る星位置算出処理の一例を、第４図に示す。
第４図において、２次元固体撮像素子上において光が
検出された画素アドレス（Hi,Vi）、その画素の信号レ
ベルをSiとしたとき、まずセントロイド処理11によって
中心位置（Hc′,Vc′）が求められる。セントロイド処
理11は、例えば次式示すような多重計算で表される 中心位置（Hc′,Vc′）は、通常検出器の幾何学的形状
に起因する誤差を含んでいるので、更にこの誤差を補正
するために補正処理12が施される。補正処理12における
補正値は２次元固体撮像素子上の星像の結像状態（星像
半径、画素レベル信号等）をパラメータとして変化する
ため、データ取得条件（露光時間、スレショルド・レベ
ル等）を一定とした場合、対象とする星の等級に応じて
星の結像状態は変化し、従って個々の場合に上記補正値
を算出する処理13が必要となる。
検出された画素アドレス（Hi,Vi）、その画素の信号レ
ベルをSiとしたとき、まずセントロイド処理11によって
中心位置（Hc′,Vc′）が求められる。セントロイド処
理11は、例えば次式示すような多重計算で表される 中心位置（Hc′,Vc′）は、通常検出器の幾何学的形状
に起因する誤差を含んでいるので、更にこの誤差を補正
するために補正処理12が施される。補正処理12における
補正値は２次元固体撮像素子上の星像の結像状態（星像
半径、画素レベル信号等）をパラメータとして変化する
ため、データ取得条件（露光時間、スレショルド・レベ
ル等）を一定とした場合、対象とする星の等級に応じて
星の結像状態は変化し、従って個々の場合に上記補正値
を算出する処理13が必要となる。
［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の恒星センサのハードウェア構成および
データ処理においては、対象となる星の等級に応じて星
像の中心位置を算出する際に、補正値を個別に求める必
要がある。このため、同一の星を追尾している場合で
も、恒星センサを搭載している飛翔体の姿勢や軌道条件
等により、２次元固体撮像素子の撮像条件が変化する
（妨害光や熱環境の変化により雑音が増加する等）場合
には、それらの影響を全て考慮する必要が有り、補正値
を求めるためのパラメータの数が多く複雑になる。オン
ボード上でこれらの処理を行うことは、ソフトウェアへ
の負荷も大きく、また最適な補正値を求めることが難し
くなるという問題点がある。
データ処理においては、対象となる星の等級に応じて星
像の中心位置を算出する際に、補正値を個別に求める必
要がある。このため、同一の星を追尾している場合で
も、恒星センサを搭載している飛翔体の姿勢や軌道条件
等により、２次元固体撮像素子の撮像条件が変化する
（妨害光や熱環境の変化により雑音が増加する等）場合
には、それらの影響を全て考慮する必要が有り、補正値
を求めるためのパラメータの数が多く複雑になる。オン
ボード上でこれらの処理を行うことは、ソフトウェアへ
の負荷も大きく、また最適な補正値を求めることが難し
くなるという問題点がある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、星
像の結像状態を最適な状態に保ち、補正処理を簡略化
し、ソフトウェア上の負荷を軽減することを目的とし、
この目的を達成するために、２次元固体撮像素子を用い
て恒星の位置を検出する恒星センサにおいて、２次元固
体撮像素子の出力を表す画素レベル信号から、２次元固
体撮像素子上の星像の結像状態をモニターするモニター
手段と、モニター手段のモニター情報に基づいて２次元
固体撮像素子の露光時間あるいはスレショルド・レベル
を制御する撮像条件制御手段と、星像中心位置補正手段
とを設けるように構成されている。
像の結像状態を最適な状態に保ち、補正処理を簡略化
し、ソフトウェア上の負荷を軽減することを目的とし、
この目的を達成するために、２次元固体撮像素子を用い
て恒星の位置を検出する恒星センサにおいて、２次元固
体撮像素子の出力を表す画素レベル信号から、２次元固
体撮像素子上の星像の結像状態をモニターするモニター
手段と、モニター手段のモニター情報に基づいて２次元
固体撮像素子の露光時間あるいはスレショルド・レベル
を制御する撮像条件制御手段と、星像中心位置補正手段
とを設けるように構成されている。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は、本発明による恒星センサの一実施例を示す
ブロック図であり、第２図は第１図に示す回路のデータ
処理の一例を示すフローチャートである。この実施例で
は第３図に示した従来例にソフトウェアである星像モニ
ター10を負荷した構成になっている。
ブロック図であり、第２図は第１図に示す回路のデータ
処理の一例を示すフローチャートである。この実施例で
は第３図に示した従来例にソフトウェアである星像モニ
ター10を負荷した構成になっている。
また、第２図に示すフローチャートは、第４図に示す
フローチャートから補正値算出処理13を除き、新たに撮
像条件制御処理14を付加している。なお、第１図および
第２図の図中で、第３図または第４図と同じ構成部分に
は同じ参照番号を付して重複した説明を省略する。
フローチャートから補正値算出処理13を除き、新たに撮
像条件制御処理14を付加している。なお、第１図および
第２図の図中で、第３図または第４図と同じ構成部分に
は同じ参照番号を付して重複した説明を省略する。
第１図において、星光Ｌは光学レンズ１を介して２次
元固体撮像素子２の受光面に集光される。２次元固体撮
像素子２から出力された各画素に対応した信号は、増幅
器３およびA/D変換回路４を経てデジタル化された後
に、その画素に対応したアドレス発生回路５の出力のア
ドレスデータと共にマルチプレクサ回路６を介してメモ
リ７に収納される。
元固体撮像素子２の受光面に集光される。２次元固体撮
像素子２から出力された各画素に対応した信号は、増幅
器３およびA/D変換回路４を経てデジタル化された後
に、その画素に対応したアドレス発生回路５の出力のア
ドレスデータと共にマルチプレクサ回路６を介してメモ
リ７に収納される。
その後、マイクロプロセッサ８の中に星像モニター10
により、取得されたデータから２次元固体撮像素子２上
における結像状態が各画素アドレスデータを基に、結像
半径を求めるか、あるいは画素レベル信号の総和量と信
号のピークレベルとの関係より結像半径を求める等の方
法によって確認される。
により、取得されたデータから２次元固体撮像素子２上
における結像状態が各画素アドレスデータを基に、結像
半径を求めるか、あるいは画素レベル信号の総和量と信
号のピークレベルとの関係より結像半径を求める等の方
法によって確認される。
セントロイド処理11によって求められた星像中心位置
（Hc′,Vc′）に含まれる検出器の幾何学的形状に起因
する誤差は、検出器上の星像の結像状態（星像半径、画
素レベル信号等）により変化するものであるが、その誤
差が最小となるような結像状態が存在し、その近傍にお
いては誤差の増加は緩やかとなる（この状態を最適な結
像状態という）。
（Hc′,Vc′）に含まれる検出器の幾何学的形状に起因
する誤差は、検出器上の星像の結像状態（星像半径、画
素レベル信号等）により変化するものであるが、その誤
差が最小となるような結像状態が存在し、その近傍にお
いては誤差の増加は緩やかとなる（この状態を最適な結
像状態という）。
従って２次元固体撮像素子２上に結像する星像の状態
を最適な結像状態に制御し、この状態を保つことにより
補正値としてはただ一つの状態に対応する値を関数式あ
るいはテーブルの形で用意すれば、第２図に示すように
簡単に補正値算出処理13を行うことが可能となる。
を最適な結像状態に制御し、この状態を保つことにより
補正値としてはただ一つの状態に対応する値を関数式あ
るいはテーブルの形で用意すれば、第２図に示すように
簡単に補正値算出処理13を行うことが可能となる。
例えば、星像を構成している各画素のレベル信号が飽
和し（８ビットA/D変換器の場合“255"を表す）、その
結果として星像半径が極端に大きい状態である場合は、
撮像制御信号が出力され、２次元固体撮像素子２の露光
時間を短くし、信号レベルの飽和を防ぐか、またはスレ
ショルド・レベルを上げて星像半径を小さくするなどの
制御を制御回路９を通して行う。逆に、画素レベルが小
さい場合には、同様に露光時間を長くするなどの制御を
行う。
和し（８ビットA/D変換器の場合“255"を表す）、その
結果として星像半径が極端に大きい状態である場合は、
撮像制御信号が出力され、２次元固体撮像素子２の露光
時間を短くし、信号レベルの飽和を防ぐか、またはスレ
ショルド・レベルを上げて星像半径を小さくするなどの
制御を制御回路９を通して行う。逆に、画素レベルが小
さい場合には、同様に露光時間を長くするなどの制御を
行う。
このように、２次元固体撮像素子２上の星像の結合状
態をモニターする機能を設け、そのモニター情報に基づ
き２次元固体撮像素子２の露光時間あるいはスレショル
ド・レベルを制御する機能を有した制御回路を備えるこ
とにより、星像の結像状態を最適な状態に保ち、補正処
理を簡略化し、星像の中心位置を算出する処理におい
て、ソフトウェア上の負荷を軽減している。また、オン
ボードで２次元固体撮像素子の撮像条件を制御し、一定
の結像状態の星像を取得することにより、広い等級範囲
の星に対して安定した姿勢検出精度を得るようにしてい
る。
態をモニターする機能を設け、そのモニター情報に基づ
き２次元固体撮像素子２の露光時間あるいはスレショル
ド・レベルを制御する機能を有した制御回路を備えるこ
とにより、星像の結像状態を最適な状態に保ち、補正処
理を簡略化し、星像の中心位置を算出する処理におい
て、ソフトウェア上の負荷を軽減している。また、オン
ボードで２次元固体撮像素子の撮像条件を制御し、一定
の結像状態の星像を取得することにより、広い等級範囲
の星に対して安定した姿勢検出精度を得るようにしてい
る。
［発明の効果］ 以上で説明したように、本発明は、２次元固体撮像素
子を用いて恒星の位置を検出する恒星センサにおいて、
２次元固体撮像素子の出力を表す画素レベル信号から、
２次元固体撮像素子上の星像の結像状態からモニターす
るモニター手段と、モニター手段のモニター情報に基づ
いて２次元固体撮像素子の露光時間あるいはスレショル
ド・レベルを制御する撮像条件制御手段と、星像中心位
置補正手段とを設けるように構成したので、星像の結像
状態を最適な状態に保ち、補正処理を簡略化し、ソフト
ウェア上の負荷を軽減することが可能となる。同時に、
広い等級範囲の星に対して安定した姿勢検出精度を得る
することが可能となる。
子を用いて恒星の位置を検出する恒星センサにおいて、
２次元固体撮像素子の出力を表す画素レベル信号から、
２次元固体撮像素子上の星像の結像状態からモニターす
るモニター手段と、モニター手段のモニター情報に基づ
いて２次元固体撮像素子の露光時間あるいはスレショル
ド・レベルを制御する撮像条件制御手段と、星像中心位
置補正手段とを設けるように構成したので、星像の結像
状態を最適な状態に保ち、補正処理を簡略化し、ソフト
ウェア上の負荷を軽減することが可能となる。同時に、
広い等級範囲の星に対して安定した姿勢検出精度を得る
することが可能となる。
第１図は、本発明による恒星センサの一実施例を示すブ
ロック図、 第２図は、第１図に示す回路のデータ処理の一例を示す
フローチャート、 第３図は、従来の恒星センサを示すブロック図、 第４図は、第３図に示す回路のデータ処理を示すフロー
チャートである。 １……光学レンズ ２……２次元固体撮像素子 ３……増幅器 ４……A/D変換回路 ５……アドレス発生回路 ６……マルチプレクサ回路 ７……メモリ ８……マイクロプロセッサ ９……制御回路 10……星像モニター 11……セントロイド処理 12……補正処理 13……補正値算出処理 14……撮像条件制御処理
ロック図、 第２図は、第１図に示す回路のデータ処理の一例を示す
フローチャート、 第３図は、従来の恒星センサを示すブロック図、 第４図は、第３図に示す回路のデータ処理を示すフロー
チャートである。 １……光学レンズ ２……２次元固体撮像素子 ３……増幅器 ４……A/D変換回路 ５……アドレス発生回路 ６……マルチプレクサ回路 ７……メモリ ８……マイクロプロセッサ ９……制御回路 10……星像モニター 11……セントロイド処理 12……補正処理 13……補正値算出処理 14……撮像条件制御処理
Claims (1)
- 【請求項１】２次元固体撮像素子を用いて恒星の位置を
検出する恒星センサにおいて、前記２次元固体撮像素子
の出力を表す画素レベル信号から、２次元固体撮像素子
上の星像の結像状態をモニターするモニター手段と、該
モニター手段のモニター情報に基づいて前記２次元固体
撮像素子の露光時間あるいはスレショルド・レベルを制
御する撮像条件制御手段と、星像中心位置補正手段とを
有する恒星センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184754A JP2748573B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 恒星センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184754A JP2748573B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 恒星センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0351713A JPH0351713A (ja) | 1991-03-06 |
| JP2748573B2 true JP2748573B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=16158760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1184754A Expired - Lifetime JP2748573B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 恒星センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2748573B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111089607A (zh) * | 2019-12-21 | 2020-05-01 | 北京跟踪与通信技术研究所 | 一种望远镜系统探测能力自动标校方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102818570B (zh) * | 2012-08-14 | 2015-03-11 | 南京航空航天大学 | 利用sins/图像匹配组合导航进行火星捕获的方法 |
| EP2933601B1 (en) * | 2012-12-14 | 2019-09-11 | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology | Light source position detection apparatus, light source tracking apparatus, control method, and program |
| CN104567864B (zh) * | 2014-12-29 | 2017-04-19 | 北京控制工程研究所 | 一种aps星敏感器动态曝光时间调整方法 |
| CN111121756B (zh) * | 2019-07-16 | 2021-12-07 | 上海航天控制技术研究所 | 一种高动态星敏感器图像处理控制方法 |
-
1989
- 1989-07-19 JP JP1184754A patent/JP2748573B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111089607A (zh) * | 2019-12-21 | 2020-05-01 | 北京跟踪与通信技术研究所 | 一种望远镜系统探测能力自动标校方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0351713A (ja) | 1991-03-06 |
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