JPH0351713A - 恒星センサ - Google Patents
恒星センサInfo
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- JPH0351713A JPH0351713A JP1184754A JP18475489A JPH0351713A JP H0351713 A JPH0351713 A JP H0351713A JP 1184754 A JP1184754 A JP 1184754A JP 18475489 A JP18475489 A JP 18475489A JP H0351713 A JPH0351713 A JP H0351713A
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- JP
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 21
- 235000019892 Stellar Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
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。
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。
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ｌで集光され、ＣＣＤ （Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌ
ｅｄ 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
グサ回路６を介してメモリ７に収納される。
ズｌで集光され、ＣＣＤ （Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌ
ｅｄ 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
グサ回路６を介してメモリ７に収納される。
通常は、星光しは光学レンズ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、通常は第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。
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、通常は第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。
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を（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’。
出された画素アドレスを（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１１：Ｈｉ−３
ｉ Ｈｃ ＝ Ｓ １ ｎＶｉ −５ｉ Ｖｃ ＝ Ｓ ｉ 中心位置（Ｈｃ’ 、Ｖｃ’ ）は、通常は検出器の幾
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。
えば次式示すような多重計算で表される１１：Ｈｉ−３
ｉ Ｈｃ ＝ Ｓ １ ｎＶｉ −５ｉ Ｖｃ ＝ Ｓ ｉ 中心位置（Ｈｃ’ 、Ｖｃ’ ）は、通常は検出器の幾
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、星光しは光学レンズ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。
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。
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の中の星像モニター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
（Ｈａ’ 、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）。
（Ｈａ’ 、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。
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
しく８ビツト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。
しく８ビツト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、−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。
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、−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。
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。 ０ １ ２ ３ ４ ・・・・光学レンズ ・・・・２次元固体撮像素子 ・・・・増幅器 ・・・・Ａ／Ｄ変換回路 ・・・・アドレス発生回路 ・・・・マルチプレクサ回路 ・・・・メモリ ・・・・マイクロプロセッサ ・・・・制御回路 ・・・・星像モニター ・・・・セントロイド処理 ・・・・補正処理 ・・・・補正値算出処理 ・・・・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。 ０ １ ２ ３ ４ ・・・・光学レンズ ・・・・２次元固体撮像素子 ・・・・増幅器 ・・・・Ａ／Ｄ変換回路 ・・・・アドレス発生回路 ・・・・マルチプレクサ回路 ・・・・メモリ ・・・・マイクロプロセッサ ・・・・制御回路 ・・・・星像モニター ・・・・セントロイド処理 ・・・・補正処理 ・・・・補正値算出処理 ・・・・撮像条件制御処理
Claims (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 true JPH0351713A (ja) | 1991-03-06 |
| JP2748573B2 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 (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102818570A (zh) * | 2012-08-14 | 2012-12-12 | 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 |
| WO2014091628A1 (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-19 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 光源位置検出装置、光源追尾装置、制御方法およびプログラム |
| CN104567864A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-04-29 | 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 |
| CN111121756A (zh) * | 2019-07-16 | 2020-05-08 | 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 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111089607B (zh) * | 2019-12-21 | 2021-07-02 | 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 |
-
1989
- 1989-07-19 JP JP1184754A patent/JP2748573B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102818570A (zh) * | 2012-08-14 | 2012-12-12 | 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 |
| WO2014091628A1 (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-19 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 光源位置検出装置、光源追尾装置、制御方法およびプログラム |
| US9411036B2 (en) | 2012-12-14 | 2016-08-09 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Light source position detection apparatus, light source tracking apparatus, control method and program |
| CN104567864A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-04-29 | 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 |
| 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 |
| CN111121756A (zh) * | 2019-07-16 | 2020-05-08 | 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 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2748573B2 (ja) | 1998-05-06 |
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