JPH061197B2 - スタ−スキヤナ - Google Patents

スタ−スキヤナ

Info

Publication number
JPH061197B2
JPH061197B2 JP60200860A JP20086085A JPH061197B2 JP H061197 B2 JPH061197 B2 JP H061197B2 JP 60200860 A JP60200860 A JP 60200860A JP 20086085 A JP20086085 A JP 20086085A JP H061197 B2 JPH061197 B2 JP H061197B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
star
light receiving
optical system
signal
star image
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
Application number
JP60200860A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6259809A (ja
Inventor
英輔 奥村
克彦 津野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP60200860A priority Critical patent/JPH061197B2/ja
Priority to US06/903,764 priority patent/US4703167A/en
Priority to EP86306982A priority patent/EP0216571A3/en
Publication of JPS6259809A publication Critical patent/JPS6259809A/ja
Publication of JPH061197B2 publication Critical patent/JPH061197B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78Direction-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
    • G01S3/782Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/789Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using rotating or oscillating beam systems, e.g. using mirrors, prisms

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Navigation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、例えばスピン運動を行なう宇宙飛翔体の姿
勢検出等に用いられるスタースキャナに関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 従来の宇宙飛翔体に搭載れるスタースキャナは、第7図
に示すように、星の像を結像する光学系11と、この光学
系11の焦点面に配置されたV字型(またはN字型)のス
リットA1,A2が形成された遮蔽板12と、その後方に
置かれた光電子増倍管13と、この光電子増倍管13の出力
信号から星像の検出データを取出す信号処理回路14で構
成される。すなわち、第8図(a)に示すように、光学系1
1によって結像された星像は、飛翔体のスピンによって
移動し、遮蔽板12のスリットA1,A2をそれぞれ横切
る。このとき、スリットA1,A2を通過した光は光電
子増倍管13によって検出され、同図(b)に示すように光
の強さに応じた振幅Isを持つパルス信号として取出さ
れる。一方、スリットA1,A2はV字型(またはN字
型)に形成されているため、上記光電子増倍管13で検出
されるパルスは1つの星像によって2本(または3本)
発生する。さらに、これらのパルスの発生する時間間隔
Tは星像がスリットA1,A2を横切る位置、つまり入
射光の入射角(仰角)によって決まる。したがって、パ
ルスの振幅Is及びパルスの間隔Tを測定することによ
って星の同定を行なうことができる。
ところが上記のような従来のスタースキャナは、光検出
器として光電子増倍管を用いており、これが真空管であ
るために1KV〜2KVの高電圧電源を必要とし、さら
にこの電源によって消費電力の増大を招いている。ま
た、大きさ、重量が共に大きく、信頼性も低い等、保守
の困難な衛星搭載用としては極めて問題が多い。
これに対し、検出素子として直線状のフォトダイオード
2個をV字型に構成した光検出器を用いて、小型、軽
量、低消費電力化を図ったものもあるが、そのフォトダ
イオードは光電子増倍管に比べて感度が低いばかりな
く、雑音の影響を受け易く、特にフォトダイオードの1
/fノイズはその電力スペクトルが第9図に示すように
なり、低周波領域では非常に大きな雑音となってスター
スキャナの雑音の主要因となっている。例えば、上記フ
ォトダイオードの前面を星像が通過したときの出力電流
は第10図に示すように変化するが、その周波数対電力
スペクトルは第11図に示すように信号の主要成分が低
周波領域に集中しているため1/fノイズの影響が大き
く、例えば一等星より明るい星しか検出することができ
ない。
[発明の目的] この発明は上記のような問題を改善するためになされた
もので、光検出器としてフォトダイオードを用いたもの
であって、1/fノイズの影響が少なく、良好なS/N
比を得て等価的に感度の良い、小型、軽量、省電力化さ
れたスタースキャナを提供することを目的とする。
[発明の概要] すなわち、この発明に係るスタースキャナは、光学系で
結像される星像の走査方向に複数個の受光素子を配置
し、前記光学系と受光素子との間に前記星像を遮光する
複数個のレティクルを等間隔に配置し、信号処理部によ
って前記受光素子の出力を任意に取出して星像検出デー
タを生成するようにしたことを特徴とするものである。
[発明の実施例] 以下、第1図乃至第6図を参照してこの発明の一実施例
について説明する。
第1図はその全体の構成を示すもので、星像を結像する
光学系15と、この光学系15で結像された星像が走査され
る方向に、4個の受光素子16a〜16dを2系統に分けてそ
れぞれV字型に配置してなる受光部16と、この受光部16
の2系統の出力をそれぞれ増幅する増幅部17と、この増
幅部17の2系統の出力を任意に選択導出するスイッチ18
と、このスイッチ18で導出される信号を入力して所定の
データを生成する信号処理回路19で構成される。上記受
光素子16a〜16dは、第2図に一部取出して示すように、
それぞれ直線状のフォトダイオード20に長手方向に沿っ
て遮光用の複数個(ここでは2個)のレティクル21a,21
bを等間隔に配置させたもので、このレティクル配置部
では受光されないようになっている。
第3図は上記信号処理回路19の構成を具体的に示すブロ
ツク回路図で、受光部16の各受光素子16a〜16dで得られ
る信号は各系統毎にまとめられ、増幅部17のプリアンプ
17a〜17bでそれぞれ増幅された後、スイッチ18で選択的
に信号処理回路19に導出される。この信号処理回路19
は、まず入力信号をバイドパスフィルタ191に通して所
定帯域の周波数信号を取出し、この周波数信号をディス
クリミネータ192でパルス列信号に変換し、さらにこの
パルス列信号を波形成形回路193で1つのパルス信号に
成形する。そして、このパルス信号をクロック生成回路
194に送り、パルス信号の立下がり時刻を検出して、こ
れを星の検知時刻データとしてテレメトリ・インターフ
ェース195に送る。また、この時刻に上記バンドパスフ
ィルタ191で取出した高周波信号をピークホールド回路1
96でピークホールドし、このピークホールド値をアナロ
グ・デジタル変換(ADC)回路197でデジタル信号に
変換し、これを振幅データとしてテレメトリ・インター
フェース195へ送る。さらに、このテレメトリ・インタ
ーフェース195に入力される時刻データ及び振幅データ
を一組として、例えば図示しない飛翔体の姿勢制御回路
等に送るものである。
上記のような構成において、以下その動作について説明
する。
まず、上記光学系15で結像された星像が1つの受光素子
16aを横切るとき、フォトダイオード20にはレティクル2
1a,21bによって遮光されるため、その処理電流(Is)
は第4図に示すようにパルス状に変化する。ここで、同
図に示されるIsはその振幅であり、一般に次式で表わ
される。
Is=β∫S(λ)・R(λ)・dλ…(1) ここで、βは光学系15の効率、S(λ)は星のスペクト
ル数、R(λ)はフォトダイオード20の感度である。例
として光学系15の口径を6[cm]、焦点距離dを6[c
m]、星の等級をmvとし、さらにλ=0.4〜1[μ
m]、β=0.75、S(λ)=1.68×10[W/c
m2]、 R(λ)=0.3[A/W]とすれば、 Is=1.07×10−11 ×2.512-mv[A]…(2) となる。また、同図に示されるTsはパルス幅であり、
このパルス幅Tsは飛翔体のスピンレートをRs[rp
m]、レティクル21a,21bの配置間隔をd、光学系15の焦
点距離をfdとすれば、次式で表わされる。
例えば、Rs=20[rpm]、d=35[μm]、fd=
6[cm]とすれば、Ts=0.28[msec]となる。こ
の信号の電力スペクトルを第5図に示す。すなわち、フ
ォトダイオード20に装備したレティクル21a,21bによっ
て、信号の基本周波数は12Ts[Hz]となり、信号の
主要成分がこの周波数付近に集中する。一方、1/fノ
イズのこの周波数付近の成分は、低周波成分に比べて非
常に小さくなる。
したがって、信号処理回路19にてバンドパスフィルタ19
1でこの基本周波数付近の成分のみを用いるようにすれ
ば、レティクル21a,21bを用いない場合に比べて良好な
S/N比が得られる。一例として、中心周波数が1/2T
s、帯域幅が1/6Tsの理想バンドパルスフィルタを用
い、雑音の電力スペクトルをK/f2、K=1.41×
10とすれば、フィルタ通過後のS/N比は、 S/N=15.9×2.512-mv…(4) となるが、一方レティクル21a,21bを用いない場合のS
/N比は、 S/N=2.85×2.512-mv…(5) となる。このことからわかるように、レティクル21a,21
bを用いることによってS/N比は約5.6倍となり、
3等星程度まで検出可能となる。このときのスピンレー
トとS/N比との関係を第6図に示す。
このように、上記構成によるスタートスキャナは、フォ
トダイオードを用いることによって問題となる1/fノ
イズの影響が少なく、良好なS/N比を得て、等価的に
感度の良い、小型、軽量、省電力なものである。
尚、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えばフォトダイオードに配置する本数、幅、間隔をい
ずれも自由に選択することが可能であり、また上記実施
例のようにフォトダイオードにレティクルを密着させる
必要はなく、離して配置するようにしてもよい。さらに
レティクルをスリット状に形成するようにしてもよい。
また、上記実施例では冗長のために信号検出に2系統を
用意しているが、信頼性向上のためにさらに複数ペアを
追加するようにしてもよい。また、フォトダイオードを
自由に選択できるようにしてもよい。このように、この
発明はその要旨を逸脱しない範囲で適宜構成することが
可能である。
[発明の効果] 以上詳述したようにこの発明によれば、光検出器として
フォトダイオードを用いたものであって、1/fノイズ
の影響が少なく、良好なS/N比を得て等価的に感度の
良い、小型、軽量、省電力化されたスタースキャナを提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係るスタースキャナの一実施例の全
体構成を示すブロック構成図、第2図は同実施例に用い
られる受光素子の構成を示す構成図、第3図は同実施例
の信号処理回路の具体的な構成を示すブロック回路構成
図、第4図は上記受光素子の出力電流波形を示す波形
図、第5図は同実施例による電力スペクトルの一例を示
す波形図、第6図は同実施例によるスピンレートとS/
N比との関係を示す特性図、第7図は従来のスタースキ
ャナの構成を示す構成図、第8図乃至第11図はそれぞ
れ従来のスタースキャナの動作を説明するための図であ
る。 15…光学系、16…受光部、16a〜16d…受光素子、17…増
幅部、17a,17b…プリアンプ、18…スイッチ、19…信号
処理回路、191…バンドパスフィルタ、192…ディスクリ
ミネータ、193…波形成形回路、194…クロック発生回
路、195…テレメトリ・インターフェース、196…ピーク
ホールド回路、197…ADC回路、20…フォトダイオー
ド、21a,21b…レティクル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】星像を結像する光学系と、この光学系で結
    像される星像の走査方向に配置される複数個の受光素子
    と、前記光学系と受光素子との間に等間隔に配置され、
    前記星像を遮光する複数個のレティクルと、前記受光素
    子の出力を任意に取出して星像検出データを生成する信
    号処理部とを具備したことを特徴とするスタースキャ
    ナ。
JP60200860A 1985-09-11 1985-09-11 スタ−スキヤナ Expired - Lifetime JPH061197B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60200860A JPH061197B2 (ja) 1985-09-11 1985-09-11 スタ−スキヤナ
US06/903,764 US4703167A (en) 1985-09-11 1986-09-05 Star scanner with semiconductor photosensitive elements having reticles
EP86306982A EP0216571A3 (en) 1985-09-11 1986-09-10 Star scanner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60200860A JPH061197B2 (ja) 1985-09-11 1985-09-11 スタ−スキヤナ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6259809A JPS6259809A (ja) 1987-03-16
JPH061197B2 true JPH061197B2 (ja) 1994-01-05

Family

ID=16431423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60200860A Expired - Lifetime JPH061197B2 (ja) 1985-09-11 1985-09-11 スタ−スキヤナ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4703167A (ja)
EP (1) EP0216571A3 (ja)
JP (1) JPH061197B2 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02236108A (ja) * 1989-03-09 1990-09-19 Toshiba Corp 太陽センサ
US5091637A (en) * 1989-08-11 1992-02-25 Loral Aerospace Corp. Noise reducing infrared reticle/detector arrangement
US4967065A (en) * 1989-08-11 1990-10-30 Ford Aerospace Corporation Integrated reticle and detector
JPH03226624A (ja) * 1990-01-31 1991-10-07 Nec Corp スタースキャナ
JP2591232B2 (ja) * 1990-03-16 1997-03-19 日本電気株式会社 スピンレート追従型スター・スキャナ
GB9015945D0 (en) * 1990-07-20 1990-09-05 Gorham Barry J Method and apparatus for measurement of direction
GB9113494D0 (en) * 1991-06-21 1991-08-07 Gorham Barry J Method and apparatus for measurement of direction
US5355222A (en) * 1992-05-15 1994-10-11 Precision Tracking Fm, Inc. Optical receiver for area location system
WO2023163689A1 (en) * 2022-02-28 2023-08-31 Roketsan Roket Sanayi̇i̇ Ti̇caret A.Ş. Star-shaped scanning system and method

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2981842A (en) * 1953-09-01 1961-04-25 Northrop Corp Automatic grid scanning tracker
NL278853A (ja) * 1961-05-25
US3357298A (en) * 1963-06-19 1967-12-12 North American Aviation Inc Star tracker including angularly disposed photoelectric strip surfaces
US3388629A (en) * 1963-11-07 1968-06-18 Gen Precision Inc Detection means for star tracker
US3609374A (en) * 1967-02-24 1971-09-28 Singer General Precision Weighted scan star scanner
US3515594A (en) * 1967-12-21 1970-06-02 Trw Inc Radiant energy driven orientation system
US3612701A (en) * 1969-01-09 1971-10-12 Singer General Precision Light-detecting system
US3614239A (en) * 1970-04-21 1971-10-19 Us Air Force Photoelectric space-object position measuring device
US3739175A (en) * 1971-01-06 1973-06-12 Honeywell Inc Photo sensitive star sensing array
US3827807A (en) * 1972-09-29 1974-08-06 Nasa Star scanner
GB1550339A (en) * 1975-08-28 1979-08-15 Elliott Brothers London Ltd Optical angular position sensors
US4627724A (en) * 1983-07-08 1986-12-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Radiation scanning and detection system

Also Published As

Publication number Publication date
EP0216571A3 (en) 1987-11-25
JPS6259809A (ja) 1987-03-16
EP0216571A2 (en) 1987-04-01
US4703167A (en) 1987-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020205028A3 (en) High dynamic range direct time of flight sensor with signal-dependent effective readout rate
JPH02236108A (ja) 太陽センサ
US2350820A (en) Aircraft altitude determining system
JPS53110823A (en) Optical information processor
JPH061197B2 (ja) スタ−スキヤナ
US4449047A (en) Airborne mineral exploration system
US3107302A (en) Two color background elimination detector
US3207996A (en) Signal comparison circuit
JP2658843B2 (ja) 単一光子計測装置
US3324296A (en) Optical search noise discrimination system with reticle and delay line
JPH01255014A (ja) 位置検出回路
US5550379A (en) Zero gain setting for discrete event processing
RU2051398C1 (ru) Способ анализа и синтеза изображений и устройство для его осуществления
JPH08178596A (ja) レーザ散乱光を用いた飛翔体の誘導制御におけるレーザ散乱光入射方向検出装置
JP2871117B2 (ja) スター・スキャナ
JP2797581B2 (ja) スター・スキャナ
JPH02189415A (ja) 月センサ
JP3404173B2 (ja) スタースキャナ
Klein Thermal imaging performance of passive infrared scanners
JPS5960380A (ja) シンチレ−シヨンカメラ
JP3023157B2 (ja) 太陽センサの光入射位置検出装置
SU1216750A1 (ru) Устройство дл определени координаты вершины ливн от высокоэнергетического гамма-кванта
JP3029275B2 (ja) 太陽センサ
JPH0219710A (ja) 月センサ
SU1392370A1 (ru) Оптоэлектронное измерительное устройство