JPH0381612A - 恒星センサ - Google Patents
恒星センサInfo
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- JPH0381612A JPH0381612A JP1216954A JP21695489A JPH0381612A JP H0381612 A JPH0381612 A JP H0381612A JP 1216954 A JP1216954 A JP 1216954A JP 21695489 A JP21695489 A JP 21695489A JP H0381612 A JPH0381612 A JP H0381612A
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- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 15
- 235000019892 Stellar Nutrition 0.000 claims description 10
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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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）
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。
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〉
第５図は、２次元固体撮像素子〈以下ＣＣＤという）を
用いた恒星センサにおいて、検出器上に結像した星像の
様子を示す一例である。第５図に示すように、ＣＣＤ１
は一般に、受光面にＨ（ｈｏｒ−ｉｚｏｍｔａｌ）方向
とＶ （ｖｅｒｔｉｃａｌ）方向に升目状に配置された
画素２を有しており、各画素において検出された光信号
はディジタル処理が施された後、光量を表す画素レベル
信号とそれに対応した位置情報（画素アドレス〉が共に
出力される。
用いた恒星センサにおいて、検出器上に結像した星像の
様子を示す一例である。第５図に示すように、ＣＣＤ１
は一般に、受光面にＨ（ｈｏｒ−ｉｚｏｍｔａｌ）方向
とＶ （ｖｅｒｔｉｃａｌ）方向に升目状に配置された
画素２を有しており、各画素において検出された光信号
はディジタル処理が施された後、光量を表す画素レベル
信号とそれに対応した位置情報（画素アドレス〉が共に
出力される。
通常、星光は光学レンズによりデフォーカスされ、ひと
つの星像３は複数の画素に拡がって結像する。これは、
星の結像位置をＣＯＤの画素分解能以下の精度で求める
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（セントロイド）を行
う。第４図はＣＣＤを用いた従来の恒星センサの構成の
一例を示す図である。
つの星像３は複数の画素に拡がって結像する。これは、
星の結像位置をＣＯＤの画素分解能以下の精度で求める
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（セントロイド）を行
う。第４図はＣＣＤを用いた従来の恒星センサの構成の
一例を示す図である。
今、２次元固体操像素子４の光を検出した画素のアドレ
スを（Ｈ＋、Ｖ＋）、その画素の光量レベルをＳＬとし
た時、中心位置（Ｈ−’ 、ｖｃ ）は中心位置算出器
５で、例えば次式に示すような多重計算式で表示される
。
スを（Ｈ＋、Ｖ＋）、その画素の光量レベルをＳＬとし
た時、中心位置（Ｈ−’ 、ｖｃ ）は中心位置算出器
５で、例えば次式に示すような多重計算式で表示される
。
Ｈｃ、 ＝ Ｈ記り、 ＶＣ’ ＝ ］曇乎＋
＜ ｔ ＞また、総光量算出器６で求められたΣＳ−は
光量レベルのトータル値であり、星の光量を表すパラメ
ータとなる。従ってΣＳＩの値から検出した星の等級を
判別することが可能となる。これらのデータ処理は、通
常、ＣＰＵによってオンボード・プログラム上において
行われる。
＜ ｔ ＞また、総光量算出器６で求められたΣＳ−は
光量レベルのトータル値であり、星の光量を表すパラメ
ータとなる。従ってΣＳＩの値から検出した星の等級を
判別することが可能となる。これらのデータ処理は、通
常、ＣＰＵによってオンボード・プログラム上において
行われる。
このようにして求められた星の位置および等級情報から
、次に、星の固定処理が行われ、恒星センサが搭載され
ている宇宙機の姿勢決定が行われる。また恒星センサに
より検出された星の位置データを用いて、ひとつの星を
追尾することにより、特定の姿勢を一定の誤差範囲内で
制御することが可能となる。従って、高精度の姿勢決定
あるいは指向性を要する！ｌ？ｉｊなどにおいては、そ
の要求精度に応じた検出精度が必要となる。
、次に、星の固定処理が行われ、恒星センサが搭載され
ている宇宙機の姿勢決定が行われる。また恒星センサに
より検出された星の位置データを用いて、ひとつの星を
追尾することにより、特定の姿勢を一定の誤差範囲内で
制御することが可能となる。従って、高精度の姿勢決定
あるいは指向性を要する！ｌ？ｉｊなどにおいては、そ
の要求精度に応じた検出精度が必要となる。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、先に述べた多重計算（セントロイド〉に
よる位置検出精度は、通常検出器の幾何学的形状によっ
て影響される。これは、個々の画素においてその幾何学
的形状と光学的感度分布が必ずしも一致しないことによ
る。そのため星像の真の中心位置とセントロイド演算に
よる計算値との間には、例えば、第３図に示すように一
定のパターンの誤差を生じ、ＣＣＤ全体としては、画素
の大きさをパラメータとした周期性を有する。
よる位置検出精度は、通常検出器の幾何学的形状によっ
て影響される。これは、個々の画素においてその幾何学
的形状と光学的感度分布が必ずしも一致しないことによ
る。そのため星像の真の中心位置とセントロイド演算に
よる計算値との間には、例えば、第３図に示すように一
定のパターンの誤差を生じ、ＣＣＤ全体としては、画素
の大きさをパラメータとした周期性を有する。
また、他の条件（ＣＣＤの撮像時間、スレッショルドレ
ベル）が一定の場合、検出する星の等級が高くなると光
量が増すため、各画素のレベルが増大すると共に、画素
数（星像半径）が変化するが、この変化に対応して上記
セントロイドによる位置検出誤差も変化する。
ベル）が一定の場合、検出する星の等級が高くなると光
量が増すため、各画素のレベルが増大すると共に、画素
数（星像半径）が変化するが、この変化に対応して上記
セントロイドによる位置検出誤差も変化する。
これは、検出器上に結像した星像の半径が、等級により
変化するのに対し、多重計算の重みづけが１画素単位で
行われることに関係しており、検出画素数が少なくなる
と誤差が増加する傾向にある。将来の科学観測ミッショ
ンや、宇宙往還輸送機等においては、恒星センサに対し
従来よりも高い精度が要求され、従って上述した多重計
算のみによる星像中心算出処理では、十分な分解能を得
ることができない。
変化するのに対し、多重計算の重みづけが１画素単位で
行われることに関係しており、検出画素数が少なくなる
と誤差が増加する傾向にある。将来の科学観測ミッショ
ンや、宇宙往還輸送機等においては、恒星センサに対し
従来よりも高い精度が要求され、従って上述した多重計
算のみによる星像中心算出処理では、十分な分解能を得
ることができない。
また、宇宙往還輸送機等の場合、軌道上の任意の位置で
各々別々の星を用いて姿勢を更新することが考えられる
が、その場合検出する星の等級によりその検出精度が一
定でない、あるいは対象星が大きく限定されるといった
運用上の制約を受けるという問題がある。
各々別々の星を用いて姿勢を更新することが考えられる
が、その場合検出する星の等級によりその検出精度が一
定でない、あるいは対象星が大きく限定されるといった
運用上の制約を受けるという問題がある。
本発明の目的は、上記従来の恒星センサの問題点に鑑み
て、恒星の等級による誤差およびセントロイド処理にお
ける誤差を補正することのできる機能を有する恒星セン
サを提供することにある。
て、恒星の等級による誤差およびセントロイド処理にお
ける誤差を補正することのできる機能を有する恒星セン
サを提供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明は、上記の目的を達成するために次の手段構成を
有する。
有する。
即ち、本発明の恒星センサは、２次元に配列された固体
撮像素子と、該固体撮像素子からの各画素アドレス情報
および各画素光量レベル情報を受けて恒星の中心位置を
算出する中心位置算出手段と、各画素光量レベル情報を
受けて総光量を算出する総光量算出手段とを有する恒星
センサにおいて； 総光量算出手段からの光量情報によ
り恒星の等級による補正係数を出力する補正係数発生手
段と； 固体撮像素子における個々の画素の幾何学的形
状と光学的感度分布が一致しないことによる中心位置算
出誤差を補正する基準補正データを関数又はテーブルの
形で格納する基準補正データ格納手段と； 前記位置補
正係数と基準補正データにより、中心位置算出手段で算
出された中心位置に補正を施す位置補正手段と； を具
備することを特徴とする恒星センサである。
撮像素子と、該固体撮像素子からの各画素アドレス情報
および各画素光量レベル情報を受けて恒星の中心位置を
算出する中心位置算出手段と、各画素光量レベル情報を
受けて総光量を算出する総光量算出手段とを有する恒星
センサにおいて； 総光量算出手段からの光量情報によ
り恒星の等級による補正係数を出力する補正係数発生手
段と； 固体撮像素子における個々の画素の幾何学的形
状と光学的感度分布が一致しないことによる中心位置算
出誤差を補正する基準補正データを関数又はテーブルの
形で格納する基準補正データ格納手段と； 前記位置補
正係数と基準補正データにより、中心位置算出手段で算
出された中心位置に補正を施す位置補正手段と； を具
備することを特徴とする恒星センサである。
（実 施 例）
次に、本発明の実施例につい°て図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。第１図に示す実施例は第４図に示す従来例の構成に
補正係数発生器７、基準補正データ格納器８、位置補正
器９を付加した構成になっている。また第２図は補正値
を求める手順を模式的に示した図である。
る。第１図に示す実施例は第４図に示す従来例の構成に
補正係数発生器７、基準補正データ格納器８、位置補正
器９を付加した構成になっている。また第２図は補正値
を求める手順を模式的に示した図である。
まず、２次元固体撮像素子４より得られた画素レベル信
号Ｓｌおよび対応する画素アドレス（Ｈｌ。
号Ｓｌおよび対応する画素アドレス（Ｈｌ。
Ｖ＋）より従来通り中心位置算出器５で、セントロイド
を行い、中心アドレス（Ｈｃ 、Ｖｃ ）が求まる
。
を行い、中心アドレス（Ｈｃ 、Ｖｃ ）が求まる
。
一方、総光量算出器６で得られたΣＳの値から検出した
星の等級を判別し、その等級に応じた補正係数を補正係
数発生器７で求める。補正係数の値は、例えば基準の補
正データに対する乗率を表す関数である。これをｇ＝（
ｇＩｌ、ｇｖ）と表す。
星の等級を判別し、その等級に応じた補正係数を補正係
数発生器７で求める。補正係数の値は、例えば基準の補
正データに対する乗率を表す関数である。これをｇ＝（
ｇＩｌ、ｇｖ）と表す。
第２図に示すように基準となる補正データとしては、ま
ずＨ方向、■方向の各々について一定の条件（等級、Ｃ
ＯＤの撮像時間およびスレッショルド・レベルなど〉に
おける、セントロイド処理による誤差曲線を試験あるい
は解析などにより求めておく、これをｈ’＝（ｈ□ ＋
ｈＶ ）とし、その符号を反転させた値ｈ＝ （ｈ
ｏ’、ｈｖ ）を補正値として、例えばオンボード・
プログラム上において関数、あるいはテーブルの形で基
準補正データ格納器８に格納しておく、第２図では関数
として示している。上記の補正係数（ｇ）および基準補
正データ（ｈ）より、具体的な補正値ｆ＝ｇ−ｈを求め
、先に求めた中心アドレス（Ｈ□ 、Ｖｃ’ ）の補
正を位置補正器９で行う。
ずＨ方向、■方向の各々について一定の条件（等級、Ｃ
ＯＤの撮像時間およびスレッショルド・レベルなど〉に
おける、セントロイド処理による誤差曲線を試験あるい
は解析などにより求めておく、これをｈ’＝（ｈ□ ＋
ｈＶ ）とし、その符号を反転させた値ｈ＝ （ｈ
ｏ’、ｈｖ ）を補正値として、例えばオンボード・
プログラム上において関数、あるいはテーブルの形で基
準補正データ格納器８に格納しておく、第２図では関数
として示している。上記の補正係数（ｇ）および基準補
正データ（ｈ）より、具体的な補正値ｆ＝ｇ−ｈを求め
、先に求めた中心アドレス（Ｈ□ 、Ｖｃ’ ）の補
正を位置補正器９で行う。
以上の手順により、星像の中心位置（Ｈａ、Ｖｃ）を求
める。即−ち、 （Ｈｃ、Ｖｃ）”ｆ（（Ｈａ’ 、Ｖｃ’ ））＝ｇ−
ｈ（（Ｈｃ’ 、Ｖｃ’ ））で表されることになる。
める。即−ち、 （Ｈｃ、Ｖｃ）”ｆ（（Ｈａ’ 、Ｖｃ’ ））＝ｇ−
ｈ（（Ｈｃ’ 、Ｖｃ’ ））で表されることになる。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の恒星センサでは従来の方
法により求めた星像の中心位置に対して、そのセントロ
イド処理に伴う誤差の補正を行うことにより高精度に恒
星の位置を検出することが可能となる。
法により求めた星像の中心位置に対して、そのセントロ
イド処理に伴う誤差の補正を行うことにより高精度に恒
星の位置を検出することが可能となる。
また、検出した星の等級に応じた補正係数を求める機能
を備えていることにより、広い等級範囲の星に対して、
検出精度が一定であり、例えば複数の対象星を利用する
場合にも安定した姿勢検出精度を得られるという効果が
ある。
を備えていることにより、広い等級範囲の星に対して、
検出精度が一定であり、例えば複数の対象星を利用する
場合にも安定した姿勢検出精度を得られるという効果が
ある。
第１図は本発明の恒星センサの実施例の構成を示す図、
第２図は補正値曲線を模式的に示した図、第３図はＣＣ
Ｄの１画素内で多重計算によって生ずる誤差のパターン
図、第４図は従来の恒星センサの構成図、第５図はＣＣ
Ｄ撮像素子上に結像した星像の例を示す図である。 １・・・・・・ＣＣＤ、 ２・・・・・・画素、 ３・
・・・・・星像、４・・・・・・２次元固体撮像素子、
５・・・・・・中心位置算出器、 ６・・・・・・総
光量算出器、 ７・・・・・・補正係数発生器、 ８・
・・・・・基準補正データ（ｈ）格納器、９・・・・・
・位置補正器、 （Ｈｃ’ 、Ｖｃ’ ）・・・・・
・多重計算後の星像中心アドレス、 （Ｈａ、Ｖｃ）
・・・・・・補正後の星像中心アドレス、 ΣＳ・・・
・・・画素レベル信号のトータル値、 ｈ・・・・・・
基準補正データを表す関数あるいはテーブル、 ｇ・・
・・・・星の等級による補正係数を表す関数あるいはテ
ーブル、ｆ・・・・・・実際の補正量を表す関数あるい
はテーブル、ｈｎ 、ｈｖ ・・・・・・各々Ｈ方
向、■方向の１画素内の誤差パターンを表す関数。
第２図は補正値曲線を模式的に示した図、第３図はＣＣ
Ｄの１画素内で多重計算によって生ずる誤差のパターン
図、第４図は従来の恒星センサの構成図、第５図はＣＣ
Ｄ撮像素子上に結像した星像の例を示す図である。 １・・・・・・ＣＣＤ、 ２・・・・・・画素、 ３・
・・・・・星像、４・・・・・・２次元固体撮像素子、
５・・・・・・中心位置算出器、 ６・・・・・・総
光量算出器、 ７・・・・・・補正係数発生器、 ８・
・・・・・基準補正データ（ｈ）格納器、９・・・・・
・位置補正器、 （Ｈｃ’ 、Ｖｃ’ ）・・・・・
・多重計算後の星像中心アドレス、 （Ｈａ、Ｖｃ）
・・・・・・補正後の星像中心アドレス、 ΣＳ・・・
・・・画素レベル信号のトータル値、 ｈ・・・・・・
基準補正データを表す関数あるいはテーブル、 ｇ・・
・・・・星の等級による補正係数を表す関数あるいはテ
ーブル、ｆ・・・・・・実際の補正量を表す関数あるい
はテーブル、ｈｎ 、ｈｖ ・・・・・・各々Ｈ方
向、■方向の１画素内の誤差パターンを表す関数。
Claims (1)
- ２次元に配列された固体撮像素子と、該固体撮像素子か
らの各画素アドレス情報および各画素光量レベル情報を
受けて恒星の中心位置を算出する中心位置算出手段と、
各画素光量レベル情報を受けて総光量を算出する総光量
算出手段とを有する恒星センサにおいて；総光量算出手
段からの光量情報により恒星の等級による補正係数を出
力する補正係数発生手段と；固体撮像素子における個々
の画素の幾何学的形状と光学的感度分布が一致しないこ
とによる中心位置算出誤差を補正する基準補正データを
関数又はテーブルの形で格納する基準補正データ格納手
段と；前記位置補正係数と基準補正データにより、中心
位置算出手段で算出された中心位置に補正を施す位置補
正手段とを具備することを特徴とする恒星センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1216954A JPH0692895B2 (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 恒星センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1216954A JPH0692895B2 (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 恒星センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0381612A true JPH0381612A (ja) | 1991-04-08 |
| JPH0692895B2 JPH0692895B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=16696522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1216954A Expired - Lifetime JPH0692895B2 (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 恒星センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0692895B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107860398B (zh) * | 2017-09-22 | 2020-05-12 | 上海航天控制技术研究所 | 一种星点质心坐标的确定方法 |
-
1989
- 1989-08-23 JP JP1216954A patent/JPH0692895B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0692895B2 (ja) | 1994-11-16 |
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