JPH10185683A - Star sensor, and artificial satellite attitude control device using it - Google Patents

Star sensor, and artificial satellite attitude control device using it

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JPH10185683A
JPH10185683A JP8347604A JP34760496A JPH10185683A JP H10185683 A JPH10185683 A JP H10185683A JP 8347604 A JP8347604 A JP 8347604A JP 34760496 A JP34760496 A JP 34760496A JP H10185683 A JPH10185683 A JP H10185683A
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star
image
attitude
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satellite
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治彦 下地
Toshio Kashiwase
俊夫 柏瀬
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    • 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
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    • G01S3/785Systems 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
    • G01S3/786Systems 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
    • G01S3/7867Star trackers

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a star sensor capable of precisely detecting and controlling the attitude of a satellite and an artificial satellite attitude control device using it by correcting the dark output of a two-dimensional image pickup element by a highly reliable method, precisely detecting a star image position, and combining a plurality of image input parts with a signal processing part. SOLUTION: When the solar light reaches a two-dimensional image pickup element 105 through an optical system 102, a ND filter 103 is arranged on the optical path extending from the optical system to the two-dimensional image pickup element to attenuate the light quantity of the solar light passed through the optical system so as to have a proper exposing quantity of the two-dimensional image pickup element. When only a star image is formed on the two-dimensional image pickup element without the solar light, the ND filter is removed from the optical path to directly image the light converged by the optical system on the two-dimensional image pickup element.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、衛星に搭載さ
れ、恒星等の星の位置を検出し、衛星の姿勢を計測する
するためのスターセンサ、及び、スターセンサの測定出
力を用いて人工衛星の姿勢制御を行う姿勢制御装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a star sensor mounted on a satellite for detecting the position of a star such as a star and measuring the attitude of the satellite, and an artificial satellite using a measurement output of the star sensor. The present invention relates to a posture control device that controls the posture of the vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】星の光を二次元撮像素子に結像させ、衛
星の姿勢を検出するスターセンサでは、温度や経年劣化
によって変化する二次元撮像素子の出力のオフセット、
すなわち暗時出力を補正することが大きな課題の1つで
あった。従来のスターセンサでは、例えば特開昭60―
226398号公報の記載のように、星の光を遮るシャ
ッターを設け、シャッターを閉じた状態で画像を入力す
ることで、スターセンサの暗時出力を得て、シャッター
を開いた状態で得られた星像を含む画像から、暗時出力
を減算することで、正確な輝度の星像を得ていた。
2. Description of the Related Art A star sensor that forms an image of a star on a two-dimensional image sensor and detects the attitude of the satellite uses an offset of the output of the two-dimensional image sensor that changes with temperature and aging.
That is, correcting the dark output was one of the major problems. In a conventional star sensor, for example,
As described in Japanese Patent Publication No. 226398, a shutter for blocking the light of a star was provided, and an image was input with the shutter closed to obtain a dark output of the star sensor and obtained with the shutter open. By subtracting the dark output from an image containing a star image, a star image with accurate luminance has been obtained.

【0003】また、従来のスターセンサは太陽センサな
どの他のセンサと併用することが前提となっており、星
の位置から衛星の正確な姿勢を算出する機能のみ有して
いた。また、スターセンサは1個の画像入力部から入力
される画像情報のみを用いて衛星の姿勢を算出するよう
に構成されていた。また、従来のスターセンサでは1個
のスターセンサごとに専用プロセッサからなる衛星姿勢
算出部を設けていた。
Further, the conventional star sensor is assumed to be used in combination with another sensor such as a sun sensor, and has only a function of calculating an accurate attitude of a satellite from a star position. Further, the star sensor is configured to calculate the attitude of the satellite using only image information input from one image input unit. In the conventional star sensor, a satellite attitude calculation unit including a dedicated processor is provided for each star sensor.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のスターセンサ
は、以上のように構成されているので、二次元撮像素子
の暗時出力を補正するためにはシャッターを開閉する必
要があり、機構部を繰り返し動作させるために、センサ
の信頼性が低下するという問題があった。また、衛星に
はスターセンサ以外に太陽センサなどを搭載する必要が
あるためコストが高くなるという問題があった。さら
に、スターセンサの視野に太陽などが入射しないように
運用が制約されるという問題があった。
Since the conventional star sensor is configured as described above, it is necessary to open and close the shutter in order to correct the dark output of the two-dimensional image pickup device. There is a problem that the reliability of the sensor is reduced due to the repeated operation. In addition, since a satellite needs to be equipped with a sun sensor in addition to a star sensor, there is a problem that the cost is increased. Further, there is a problem that operation is restricted so that the sun or the like does not enter the visual field of the star sensor.

【0005】また、従来のスターセンサでは1個のスタ
ーセンサごとに専用プロセッサからなる衛星姿勢算出部
を設けていたので、冗長のために複数のスターセンサを
搭載する人工衛星では、複数の衛星姿勢算出部を構成す
る複数の専用プロセッサを装備することになり、人工衛
星の大型化、大重量化、高コスト化、大電力消費化を招
く等の問題点があった。さらに、衛星姿勢算出部と衛星
姿勢制御用プロセッサ間のデータ伝送が必要となるた
め、伝送情報量の制限、伝送速度の制限等の問題点があ
った。
Further, in the conventional star sensor, a satellite attitude calculation unit including a dedicated processor is provided for each star sensor. Therefore, for an artificial satellite equipped with a plurality of star sensors for redundancy, a plurality of satellite attitudes are provided. Since a plurality of dedicated processors constituting the calculation unit are provided, there are problems such as an increase in size, weight, cost, and power consumption of the artificial satellite. Furthermore, since data transmission between the satellite attitude calculation unit and the satellite attitude control processor is required, there are problems such as limitations on the amount of transmission information and limitations on the transmission speed.

【0006】さらに、画像入力部と後段の処理部を用い
て衛星の姿勢を算出して衛星の姿勢制御用アクチュエー
タ駆動信号を生成するのに、これらの画像入力部と処理
部を複数組用意し冗長構成とすることで信頼性の向上を
図っていた。しかし、複数スターセンサの取得する星像
画像は相異なるため、たとえすべての系が正常であった
としても各処理系の出力は厳密に一致することは期待で
きないので、故障した系があった場合、この系の出力を
排除し、正常な系の出力を選択することは困難であるな
どの問題点があった。
Further, in order to calculate the attitude of the satellite using the image input unit and the subsequent processing unit and generate an actuator drive signal for attitude control of the satellite, a plurality of sets of these image input units and processing units are prepared. Reliability was improved by using a redundant configuration. However, since the star image obtained by the multiple star sensors is different, the output of each processing system cannot be expected to exactly match even if all systems are normal. However, it is difficult to eliminate the output of this system and select the output of a normal system.

【0007】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、信頼性の高い方法で二次元撮像
素子の暗時出力を補正できるとともに、太陽センサなど
他のセンサを用いなくてもスターセンサ単体で太陽の方
向を検出し衛星の姿勢を算出できるスターセンサを提供
することを目的としており、さらに、画像入力部を複数
個備えることで運用上の制約を小さくすることを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and can correct the dark output of a two-dimensional image sensor by a highly reliable method without using other sensors such as a sun sensor. The purpose is to provide a star sensor that can detect the direction of the sun and calculate the attitude of the satellite using a single star sensor, and to reduce operational constraints by providing multiple image input units. And

【0008】また、スターセンサを搭載する人工衛星に
おいて、スターセンサ装置、及び、人工衛星全体の小型
化、軽量化、低コスト化、低電力消費化をさせることを
目的としている。
Another object of the present invention is to reduce the size, weight, cost, and power consumption of a star sensor device and an artificial satellite as a whole in a satellite equipped with a star sensor.

【0009】また、耐故障性の向上のため、複数のスタ
ーセンサを用いて人工衛星の姿勢を算出して人工衛星の
姿勢制御用アクチュエータ駆動信号を生成し、冗長構成
とした上で、正常に動作する系の出力を確実に選択でき
る人工衛星姿勢制御装置を提供することを目的としてい
る。
In order to improve fault tolerance, the attitude of the artificial satellite is calculated using a plurality of star sensors to generate an actuator drive signal for controlling the attitude of the artificial satellite. It is an object of the present invention to provide a satellite attitude control device capable of reliably selecting an output of a system to perform.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の発明に係
るスターセンサは、星や太陽の光を集光する光学系とこ
の光学系によって集光された光を電気信号に変換する二
次元撮像素子を有する画像入力部と、上記二次元撮像素
子が出力する信号を処理するデータ処理装置を備えたス
ターセンサにおいて、位置決め装置によって位置が可変
にできるように取り付けられたNDフィルタを上記画像
入力部に備え、太陽光が上記光学系を通して上記二次元
撮像素子に到達している場合には、上記NDフィルタを
上記光学系から上記二次元撮像素子に至る光路上に配置
して上記光学系を通過した太陽光の光量を上記二次元撮
像素子の適切な露光量になるように減衰させ、太陽光が
無く上記二次元撮像素子上に星像のみが結像している場
合には、上記NDフィルタを上記光路上から取り除いて
上記光学系で集光された光を上記二次元撮像素子上に直
接結像させるものである。
A star sensor according to a first aspect of the present invention comprises an optical system for condensing the light of a star or the sun, and an optical system for converting the light condensed by the optical system into an electric signal. An image input unit having a two-dimensional image sensor, and a star sensor having a data processing device for processing a signal output from the two-dimensional image sensor, the ND filter attached so that the position can be changed by a positioning device, In the case where sunlight is reaching the two-dimensional image sensor through the optical system, the ND filter is arranged on an optical path from the optical system to the two-dimensional image sensor. Attenuate the amount of sunlight passing through the two-dimensional image sensor to an appropriate exposure amount, if there is no sunlight and only a star image is formed on the two-dimensional image sensor, the above-mentioned ND The light condensed by the optical system removed from the optical path a filter is intended to be imaged directly on the two-dimensional imaging element.

【0011】本発明の第2の発明に係るスターセンサ
は、上記画像入力部に位置決め装置によって位置が可変
にできるように取り付けられたレンズを備え、太陽光が
光学系を通して二次元撮像素子に到達している場合に、
NDフィルタに加えて、上記レンズも光学系から二次元
撮像素子に至る光路上に配置するものである。
A star sensor according to a second aspect of the present invention includes a lens attached to the image input unit so that the position can be changed by a positioning device, and sunlight reaches the two-dimensional image sensor through an optical system. If you have
In addition to the ND filter, the lens is also arranged on the optical path from the optical system to the two-dimensional image sensor.

【0012】本発明の第3の発明に係るスターセンサ
は、星の光を集光する光学系とこの光学系に集光された
星像を電気信号に変換し輝度データとして順次出力する
二次元撮像素子を有する画像入力部と、輝度データを処
理するデータ処理装置とを備えたスターセンサにおい
て、上記二次元撮像素子が出力する輝度データを入力と
する、時定数がスターセンサの計測周期に比べて十分長
いローパスフィルタと、このローパスフィルタの出力を
記憶する画像メモリとを備え、上記二次元撮像素子が1
個の輝度データを出力する毎に、この輝度データから対
応する画像メモリのデータを減算し、その結果を上記デ
ータ処理装置の入力とするものである。
A star sensor according to a third aspect of the present invention is an optical system for condensing star light and a two-dimensional optical system for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal and sequentially outputting the electric signal as luminance data. In a star sensor including an image input unit having an image sensor and a data processing device for processing brightness data, the brightness data output by the two-dimensional image sensor is input, and the time constant is shorter than the measurement cycle of the star sensor. And a sufficiently long low-pass filter, and an image memory for storing the output of the low-pass filter.
Each time the luminance data is output, the corresponding data in the image memory is subtracted from the luminance data, and the result is input to the data processing device.

【0013】本発明の第4の発明に係るスターセンサ
は、星の光を集光する光学系とこの光学系に集光された
星像を電気信号に変換し輝度データとして順次出力する
二次元撮像素子をそれぞれ有する複数の画像入力部と、
すべての上記画像入力部の出力を入力し複数の入力の中
からいくつかを選択して出力するマルチプレクサと、こ
のマルチプレクサの出力を入力し上記画像入力部が搭載
された衛星の姿勢を算出する処理装置と、算出された衛
星の姿勢から上記各画像入力装置で得られる星像を推定
し、最も高い精度で上記衛星の姿勢を計測できると期待
される画像入力部を選択し、上記マルチプレクサに対し
て上記画像入力部の選択に関する指令を出力して画像入
力部を選択させる入力画像選択部を備えたものである。
A star sensor according to a fourth aspect of the present invention is an optical system for condensing star light, and a two-dimensional optical system for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal and sequentially outputting the electric signal as luminance data. A plurality of image input units each having an image sensor,
A multiplexer that receives the outputs of all the image input units and selects and outputs some of the plurality of inputs, and a process that receives the outputs of the multiplexers and calculates the attitude of a satellite equipped with the image input unit The apparatus and a star image obtained by each of the image input devices are estimated from the calculated attitude of the satellite, and an image input unit expected to be able to measure the attitude of the satellite with the highest accuracy is selected. And an input image selecting section for outputting an instruction relating to the selection of the image input section to select the image input section.

【0014】本発明の第5の発明に係るスターセンサ
は、星の光を集光する光学系とこの光学系に集光された
星像を電気信号に変換し輝度データとして順次出力する
二次元撮像素子を有する画像入力部を複数個備え、それ
らのうち少なくとも1個は衛星に対して正確な取り付け
姿勢の調整が行われて衛星に取り付けられた画像入力部
Aで、他はスターセンサの計測精度に比べて低い精度で
衛星に取り付けられた画像入力部Bであり、同時刻に上
記画像入力部Aおよび画像入力部Bで撮像された画像を
入力して衛星の姿勢を算出する処理装置を備え、上記画
像入力部Aと画像入力部Bのそれぞれの出力を用いて得
られた衛星の姿勢の差を求め、上記画像入力部Bの出力
を用いて得られた衛星の姿勢の出力に上記差を加算する
ことで、上記画像入力部Bの取り付け姿勢の誤差を修正
した衛星の姿勢を得られるようにしたものである。
A star sensor according to a fifth aspect of the present invention is an optical system for condensing star light, and a two-dimensional system for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal and sequentially outputting the electric signal as luminance data. A plurality of image input units each having an image sensor are provided, at least one of which is an image input unit A mounted on the satellite after accurate mounting attitude adjustment with respect to the satellite, and the other is performed by a star sensor. An image input unit B attached to the satellite with lower accuracy than the accuracy, and a processing device that inputs the images captured by the image input unit A and the image input unit B at the same time and calculates the attitude of the satellite. A difference between the attitudes of the satellites obtained using the respective outputs of the image input unit A and the image input unit B, and the output of the attitude of the satellite obtained using the output of the image input unit B By adding the difference, the image input Is obtained so as to obtain the attitude of the satellite that fixes the error in the mounting posture of Part B.

【0015】本発明の第6の発明に係るスターセンサ
は、星の光を集光する光学系とこの光学系に集光された
星像を電気信号に変換する二次元撮像素子をそれぞれ有
する複数の画像入力部と、これら各画像入力部が出力す
る画像をそれぞれ記憶する複数のメモリと、これら各メ
モリに記憶された画像データを処理して上記画像入力部
が搭載された衛星の姿勢を算出し姿勢制御用プロセッサ
に送る1つのスターセンサ用プロセッサを有する衛星姿
勢算出部とを備え、上記複数の画像入力部の衛星姿勢算
出処理を上記1つのスターセンサ用プロセッサで行うも
のである。
A star sensor according to a sixth aspect of the present invention includes a plurality of optical systems each having an optical system for condensing star light and a two-dimensional imaging device for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal. An image input unit, a plurality of memories respectively storing the images output from these image input units, and processing the image data stored in each of these memories to calculate the attitude of the satellite equipped with the image input unit A satellite attitude calculation unit having one star sensor processor for sending to the attitude control processor, and the satellite attitude calculation processing of the plurality of image input units is performed by the one star sensor processor.

【0016】本発明の第7の発明に係るスターセンサ
は、星の光を集光する光学系とこの光学系に集光された
星像を電気信号に変換する二次元撮像素子をそれぞれ有
する複数の画像入力部と、これら各画像入力部の画像を
それぞれ記憶する複数のメモリと、これら各メモリに記
憶された画像データを処理して上記画像入力部が搭載さ
れた衛星の姿勢を算出する1つの姿勢制御用プロセッサ
からなる衛星姿勢算出部を備え、上記複数の画像入力部
の衛星姿勢算出処理を上記1つの衛星姿勢制御用プロセ
ッサで行うものである。
A star sensor according to a seventh aspect of the present invention comprises a plurality of optical systems each having an optical system for condensing star light and a two-dimensional image sensor for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal. , A plurality of memories respectively storing the images of these image input units, and processing the image data stored in these memories to calculate the attitude of the satellite equipped with the image input unit. A satellite attitude calculation unit including one attitude control processor; and the satellite attitude calculation processing of the plurality of image input units is performed by the one satellite attitude control processor.

【0017】本発明の第8の発明に係るスターセンサ
は、星の光を集光する光学系とこの光学系に集光された
星像を電気信号に変換し輝度データとして順次出力する
二次元撮像素子をそれぞれ有する複数の画像入力部と、
これら各画像入力部と接続されそれぞれの輝度データか
ら星の画素座標をそれぞれ算出する複数の星像処理部
と、これら星像処理部の処理結果から上記画像入力部が
搭載される衛星の姿勢を算出する複数の姿勢決定部と、
上記各星像処理部の出力を複数の上記姿勢決定部のすべ
てまたは複数個に入力し、これら複数の姿勢決定部で同
一の処理を行って得られた各出力を比較して上記姿勢決
定部の正常な系の出力を選択する正常系判定部とを備え
たものである。
A star sensor according to an eighth aspect of the present invention is an optical system for condensing star light and a two-dimensional optical system for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal and sequentially outputting the electric signal as luminance data. A plurality of image input units each having an image sensor,
A plurality of star image processing units connected to each of the image input units to calculate the pixel coordinates of the star from the respective luminance data, and the attitude of the satellite on which the image input unit is mounted is determined from the processing results of these star image processing units. A plurality of posture determination units to be calculated;
The output of each of the star image processing units is input to all or a plurality of the plurality of attitude determining units, and the outputs obtained by performing the same processing in the plurality of attitude determining units are compared with each other. And a normal system determination unit for selecting the output of the normal system.

【0018】本発明の第9の発明に係る人工衛星用姿勢
制御装置は、星の光を集光する光学系とこの光学系に集
光された星像を電気信号に変換し輝度データとして順次
出力する二次元撮像素子をそれぞれ有する複数の画像入
力部と、これら各画像入力部と接続されそれぞれの輝度
データから星の画素座標をそれぞれ算出する複数の星像
処理部と、これら星像処理部の処理結果から上記画像入
力部が搭載される人工衛星の姿勢を算出する複数の姿勢
決定部と、これら各姿勢決定部と1対1に対応して接続
されその姿勢情報から姿勢制御用アクチュエータへの駆
動指令信号をそれぞれ生成する複数の制御演算部と、上
記各星像処理部の出力を複数の上記姿勢決定部のすべて
または複数個に入力し、これら複数の姿勢決定部と上記
各制御演算部でそれぞれ同一の処理を行って得られた上
記各制御演算部の出力を比較して上記姿勢決定部と上記
制御演算部の正常な系の出力を選択する正常系判定部と
を備えたものである。
An attitude control apparatus for a satellite according to a ninth aspect of the present invention comprises an optical system for condensing star light, and a star image condensed by the optical system is converted into an electric signal and sequentially converted as luminance data. A plurality of image input units each having a two-dimensional imaging device for outputting, a plurality of star image processing units connected to each of the image input units and calculating pixel coordinates of a star from respective luminance data, and a star image processing unit A plurality of attitude determination units for calculating the attitude of the artificial satellite on which the image input unit is mounted from the processing result of the above, and connected to each of these attitude determination units in a one-to-one correspondence to the attitude control actuator from the attitude information. A plurality of control calculation units for respectively generating the drive command signals, and inputs the outputs of the star image processing units to all or a plurality of the plurality of attitude determination units. In the department The attitude determination section and a normal system determination section for selecting a normal system output of the control operation section by comparing the outputs of the control operation sections obtained by performing the same processing. is there.

【0019】本発明の第10の発明に係る人工衛星用姿
勢制御装置は、星の光を集光する光学系とこの光学系に
集光された星像を電気信号に変換し輝度データとして順
次出力する二次元撮像素子をそれぞれ有する複数の画像
入力部と、これら各画像入力部と接続されそれぞれの輝
度データから星の画素座標をそれぞれ算出する複数の星
像処理部と、これら各星像処理部と1対1に対応して接
続されその処理結果から上記画像入力部が搭載される人
工衛星の姿勢を算出する複数の姿勢決定部と、これら姿
勢決定部の姿勢情報から姿勢制御用アクチュエータへの
駆動指令信号をそれぞれ生成する複数の制御演算部と、
上記各姿勢決定部の出力を複数の上記制御演算部のすべ
てまたは複数個に入力し、これら複数の各制御演算部で
それぞれ同一の処理を行って得られた出力を比較して上
記制御演算部の正常な系の出力を選択する正常系判定部
とを備えたものである。
An attitude control device for a satellite according to a tenth aspect of the present invention is an optical system for condensing star light, and a star image condensed by the optical system is converted into an electric signal and sequentially converted as luminance data. A plurality of image input units each having a two-dimensional image pickup device for outputting, a plurality of star image processing units connected to each of the image input units and calculating pixel coordinates of a star from respective luminance data; A plurality of attitude determination units that are connected in one-to-one correspondence with the units and calculate the attitude of an artificial satellite on which the image input unit is mounted based on the processing result, and from the attitude information of these attitude determination units to an attitude control actuator. A plurality of control operation units that respectively generate drive command signals of
The output of each of the attitude determining units is input to all or a plurality of the control arithmetic units, and the outputs obtained by performing the same processing in each of the plurality of control arithmetic units are compared to each other. And a normal system determination unit for selecting the output of the normal system.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.図1は本発明の実施の形態1の要部の構
成を示すブロック図である。図において、101は画像
入力部全体を表している。102は星や太陽の光を集光
する光学系、105は光学系102によって集光結像さ
れた光を電気信号に変換する例えばCCD等の二次元撮
像素子、106は二次元撮像素子105を動作させるた
めの二次元撮像素子制御回路である。103と104は
それぞれNDフィルタと視野拡大用レンズで、フィルタ
位置決め機構107によって、光学系102から二次元
撮像素子105に至る光路上に配置されたり、光路上か
ら取り除かれたりする。
Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part according to the first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 101 denotes the entire image input unit. Reference numeral 102 denotes an optical system for condensing the light of a star or the sun, 105 denotes a two-dimensional image sensor such as a CCD for converting light condensed and formed by the optical system 102 into an electric signal, and 106 denotes a two-dimensional image sensor 105. It is a two-dimensional image sensor control circuit for operating. Reference numerals 103 and 104 denote an ND filter and a field-of-view expanding lens, respectively, which are disposed on or removed from the optical path from the optical system 102 to the two-dimensional image sensor 105 by a filter positioning mechanism 107.

【0021】次に、動作について説明する。星の光のみ
が画像入力部101に入射する通常の動作時には、ND
フィルタ103と視野拡大用レンズ104は、光学系1
02から二次元撮像素子105に至る光路を遮らない位
置に配置されているが、太陽光の入射が検知されると、
NDフィルタ103と視野拡大用レンズ104は光学系
102から二次元撮像素子105に至る光路上に移動さ
れ、二次元撮像素子105上に結像する光はすべてこれ
らを通過させる。これによって、星の光に比べて非常に
強い太陽光が入射した場合でも適切な露光状態が確保さ
れ太陽の方向を検知し、結果として衛星の姿勢を検出で
きる。さらに、星の像を得るためには入射する光量の減
衰を抑えるために、光学系の外側に取り付けられるフー
ドによるけられが発生しないように設計するが、太陽光
のように星に比べて非常に強力な光が入射する場合には
多少のけられが発生しても十分な光量の確保は可能であ
る。そこで、NDフィルタ103とともに挿入する視野
拡大用レンズ104の焦点距離を適切に選択すること
で、多少のけられが発生する方向から太陽光が入射した
場合でも二次元撮像素子105上に太陽の像を結像でき
るようにし、星の像から衛星の姿勢を計測する場合に比
べて計測できる視野を拡大する。
Next, the operation will be described. During normal operation in which only star light enters the image input unit 101, ND
The filter 103 and the field-of-view expanding lens 104 are
Although it is arranged at a position that does not block the optical path from 02 to the two-dimensional image sensor 105, when the incidence of sunlight is detected,
The ND filter 103 and the field-of-view expanding lens 104 are moved on the optical path from the optical system 102 to the two-dimensional image sensor 105, and all the light imaged on the two-dimensional image sensor 105 passes therethrough. As a result, even when sunlight that is much stronger than the light of a star enters, an appropriate exposure state is secured, the direction of the sun is detected, and as a result, the attitude of the satellite can be detected. Furthermore, in order to obtain a star image, in order to suppress the attenuation of the amount of incident light, it is designed so that the hood attached to the outside of the optical system does not cause any eclipse. When strong light is incident on the light source, it is possible to secure a sufficient light quantity even if some blurring occurs. Therefore, by appropriately selecting the focal length of the field-of-view expanding lens 104 to be inserted together with the ND filter 103, even when sunlight enters from a direction in which some blur occurs, the image of the sun is displayed on the two-dimensional image sensor 105. Is formed, and the field of view that can be measured is expanded as compared with the case where the attitude of the satellite is measured from the star image.

【0022】このように、本実施の形態によれば、太陽
光が入射した時にはNDフィルタ103を光学系102
と二次元撮像素子105の間に挿入して太陽光を適切に
減衰させることにより、太陽の像が適切な露光状態で二
次元撮像素子105上に生成され、衛星に対する太陽の
方向が検出可能となり、結果として衛星の姿勢を計測で
きる。また、NDフィルタ103に加えてレンズ104
をあわせて挿入し光路を曲げることにより、太陽の方向
を計測する場合の視野角を拡大できる。
As described above, according to the present embodiment, the ND filter 103 is connected to the optical system 102 when sunlight enters.
And between the two-dimensional image sensor 105 and appropriately attenuate the sunlight, an image of the sun is generated on the two-dimensional image sensor 105 in an appropriate exposure state, and the direction of the sun with respect to the satellite can be detected As a result, the attitude of the satellite can be measured. Further, in addition to the ND filter 103, a lens 104
And the optical path is bent to expand the viewing angle when measuring the direction of the sun.

【0023】実施の形態2.スターセンサで星像を入力
する場合、星像が占める面積は非常に小さく、大部分は
真っ暗な背景である。しかも通常低軌道の衛星では慣性
空間に対する姿勢は時々刻々変化し、結果として星像は
二次元撮像素子105上を時々刻々移動する。実施の形
態2は、これらの特性を活用したもので、二次元撮像素
子105で得られる各画素毎に、画像の入力周期に比べ
て十分に長い時定数をもったローパスフィルタを通す
と、星のない背景の輝度を得ることができる。すなわ
ち、二次元撮像素子105の温度変化や経年劣化によっ
て変化した二次元撮像素子105の暗時出力を得ること
ができ、これを二次元撮像素子105から入力される輝
度データから減算することによって、各画素の正確な輝
度を計測することができる。
Embodiment 2 FIG. When a star image is input by a star sensor, the area occupied by the star image is very small, and most of the area is a dark background. In addition, the attitude of the satellite in the low-orbit space with respect to the inertial space changes every moment, and as a result, the star image moves every moment on the two-dimensional image sensor 105. The second embodiment utilizes these characteristics. When a low-pass filter having a time constant sufficiently longer than the input period of an image is passed through each pixel obtained by the two-dimensional It is possible to obtain the luminance of the background without any. That is, it is possible to obtain the dark output of the two-dimensional image sensor 105 changed by the temperature change or the aging deterioration of the two-dimensional image sensor 105, and by subtracting this from the luminance data input from the two-dimensional image sensor 105, Accurate luminance of each pixel can be measured.

【0024】以下、実施の形態2を図をもとに具体的に
説明する。図2は本発明の実施の形態2によるスターセ
ンサの構成を示すブロック図、図3は実施の形態2に係
わり暗時出力を更新していくアルゴリズムを説明するフ
ローチャートである。図2において、101は画像入力
部、110は画像入力部が出力するアナログの輝度信号
をデジタルの輝度信号に変換するA/D変換部、111
はデジタル化された画像信号からオフセット成分である
暗時出力を減算する減算部、112は減算することで暗
時出力が取り除かれた輝度信号を記憶しておくための画
像メモリ、113は画像メモリに貯えられた輝度信号を
処理して衛星の姿勢を算出する衛星姿勢算出部、114
は減算部111から出力される暗時出力が取り除かれた
輝度信号をもとに暗時出力を更新していく暗時出力更新
部、115は暗時出力を記憶しておくための暗時出力記
憶部で画像メモリ112と同じ大きさのメモリである。
The second embodiment will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a star sensor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a flowchart illustrating an algorithm for updating a dark output according to the second embodiment. 2, reference numeral 101 denotes an image input unit; 110, an A / D converter that converts an analog luminance signal output from the image input unit into a digital luminance signal;
Is a subtraction unit for subtracting the dark output which is an offset component from the digitized image signal, 112 is an image memory for storing a luminance signal from which the dark output is removed by subtraction, and 113 is an image memory Satellite attitude calculation unit that processes the luminance signal stored in the satellite and calculates the attitude of the satellite, 114
A dark output updating unit 115 updates the dark output based on the luminance signal output from the subtracting unit 111 from which the dark output has been removed. 115 is a dark output for storing the dark output. The storage unit has the same size as the image memory 112.

【0025】次に動作について図3に沿って説明する。
画像入力部101から1画素の輝度データが得られるご
とに以下の処理を行う。まず1画素の輝度信号が画像入
力部101から出力されると、これをA/D変換部11
0でディジタルの輝度信号に変換する(ST1)。つい
で暗時出力記憶部115に記憶しておいた対応する画素
の暗時出力を減算し輝度信号を補正し(ST2)、この
輝度信号を画像メモリ112に記憶する(ST3)。次
いで、以下の処理を暗時出力更新部114と暗時出力記
憶部115で行う。前回暗時出力が更新された時からの
経過時間をチェックし(ST4)、ある一定の時間に満
たない場合(ST4においてNo)には、その画素に関
する処理を終了し、次の画素の処理に取り掛かる。すで
に一定の時間を経過していた場合(ST4においてYe
s)には、補正された輝度信号の正負の判定を行い(S
T5)、その結果にしたがってそれぞれ以下の処理を行
う。ただし、設定時間は計測周期に比べて十分大きいと
する。補正された輝度信号が正の場合(ST5において
Yes)には暗時出力記憶部115に記憶されている暗
時出力を読み出し、1を加算した後再度記憶する(ST
6)。補正された輝度信号が負の場合(ST5において
No)にはこれとは逆に、暗時出力から1を減算した後
記憶する(ST7)。補正された輝度信号が0の場合に
は暗時出力の更新は行わない。ある一定の時間間隔毎に
暗時出力を1ずつ変化させることで、時定数の長いロー
パスフィルタ処理を実現する。ある瞬間にはいずれかの
画素は星の光のために輝度が大きくなっている場合もあ
るが、同じ画素が連続して星の像を結ぶ確率は非常に小
さいため、結果として背景の暗時出力を得られる。な
お、ここでは、ディジタル処理を用いた擬似的なローパ
スフィルタの実現方法を説明したが、アナログ処理や、
ディジタル処理による完全なローパスフィルタで実現し
ても良い。さらに、暗時出力の更新処理を行う場合で
も、星の像が確認された画素については更新処理を行わ
ないようにする方法を追加することも可能である。
Next, the operation will be described with reference to FIG.
Each time luminance data of one pixel is obtained from the image input unit 101, the following processing is performed. First, when a luminance signal of one pixel is output from the image input unit 101, the luminance signal is converted to an A / D converter 11
At 0, it is converted into a digital luminance signal (ST1). Next, the luminance signal is corrected by subtracting the dark output of the corresponding pixel stored in the dark output storage unit 115 (ST2), and the luminance signal is stored in the image memory 112 (ST3). Next, the following processing is performed by the dark output update unit 114 and the dark output storage unit 115. The elapsed time from when the dark output was last updated is checked (ST4), and if the elapsed time is less than a certain time (No in ST4), the process for the pixel is terminated and the process for the next pixel is performed. Work on. If a certain time has already passed (Ye in ST4)
In s), whether the corrected luminance signal is positive or negative is determined (S).
T5) The following processing is performed according to the result. However, it is assumed that the set time is sufficiently longer than the measurement cycle. When the corrected luminance signal is positive (Yes in ST5), the dark output stored in the dark output storage unit 115 is read, added with 1, and stored again (ST5).
6). If the corrected luminance signal is negative (No in ST5), conversely, 1 is subtracted from the dark output and stored (ST7). When the corrected luminance signal is 0, the update of the dark output is not performed. By changing the dark output one by one at certain time intervals, low-pass filter processing with a long time constant is realized. At any given moment, the brightness of one of the pixels may be high due to the light of the star, but the probability that the same pixel will continuously form a star image is very small, resulting in darkness in the background. You can get output. Here, a method of realizing a pseudo low-pass filter using digital processing has been described.
It may be realized by a complete low-pass filter by digital processing. Furthermore, even in the case of performing the update processing of the dark output, it is also possible to add a method of not performing the update processing on the pixel in which the star image is confirmed.

【0026】このように、本実施の形態によれば、二次
元撮像素子の暗時出力を記憶しておくためのメモリ11
5を備え、このメモリ115には画像入力周期に比べて
十分に時定数の長いローパスフィルターを通して二次元
撮像素子が出力する輝度信号を記憶することにより、星
のない真っ暗な背景部の輝度データ、すなわち二次元撮
像素子の暗時出力を抽出し、この暗時出力を二次元撮像
素子の出力から減算することで、正確な星像の輝度を得
られるようにしたので、衛星の姿勢検出精度が向上す
る。
As described above, according to the present embodiment, the memory 11 for storing the dark output of the two-dimensional image sensor is stored.
5, the memory 115 stores a luminance signal output from the two-dimensional image sensor through a low-pass filter having a sufficiently long time constant as compared with the image input cycle. That is, by extracting the dark output of the two-dimensional image sensor and subtracting the dark output from the output of the two-dimensional image sensor, it is possible to obtain accurate brightness of the star image. improves.

【0027】実施の形態3.図4は本発明の実施の形態
3によるスターセンサの構成を示すブロック図である。
画像入力部101の数に関する制限は特に無いが、図4
では3個の画像入力部101を備えた場合を示してい
る。122は3個の画像入力部101から出力される輝
度信号のうち、いくつかを選択して出力するマルチプレ
クサ、121は衛星姿勢算出部から出力される衛星の姿
勢から、各画像入力部101で入力される画像を推定
し、どの画像入力部101から入力される画像を選択す
るかをマルチプレクサ122に指示する入力画像選択部
である。
Embodiment 3 FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a star sensor according to Embodiment 3 of the present invention.
Although there is no particular limitation on the number of image input units 101, FIG.
3 shows a case where three image input units 101 are provided. Reference numeral 122 denotes a multiplexer for selecting and outputting some of the luminance signals output from the three image input units 101. Reference numeral 121 denotes an input from each image input unit 101 based on the attitude of the satellite output from the satellite attitude calculation unit. An input image selection unit that estimates an image to be input and instructs the multiplexer 122 which image input unit 101 to select an image to be input.

【0028】次に動作について説明する。第1回目の計
測では、マルチプレクサ122は初期設定されており、
3個の画像入力部101から出力される輝度信号のうち
1個の出力を選択し出力する。次いでA/D変換部11
0では輝度信号をディジタルに変換し、画像メモリ11
2に記憶する。衛星姿勢算出部113では、輝度信号を
処理して衛星の姿勢を算出する。2回目以降の計測で
は、入力画像予測部121において、衛星姿勢算出部1
13から出力された1回前の衛星の姿勢とあらかじめ記
憶しておいた星の分布のデータなどから、各画像入力部
101で検出される星像を予測する。通常、多くの明る
い星が見える程姿勢の計測精度は向上するため、入力画
像選択部121において3個の画像入力部のうち太陽な
どの干渉がなく、しかもできるだけ多くの星が検出され
る画像入力部はどれかを判定し、マルチプレクサ122
に対して指示を与える。マルチプレクサ122ではこの
指示に基づいて3個の入力から1個を選択する。マルチ
プレクサで輝度信号を選択した後、衛星の姿勢を算出す
る処理は第1回目の計測と同様に行う。なお、ここでは
3個の画像入力部101を有し、マルチプレクサ122
で1個の出力を選択する場合について説明したが、衛星
姿勢算出部113の処理能力や要求される計測精度に応
じて、例えば10個の画像入力部101を備え、マルチ
プレクサ122で2個の出力を選択する等、画像入力部
101の個数とマルチプレクサ113の出力数は任意に
設定することが可能である。
Next, the operation will be described. In the first measurement, the multiplexer 122 is initialized,
One of the luminance signals output from the three image input units 101 is selected and output. Next, the A / D converter 11
At 0, the luminance signal is converted into a digital signal,
Stored in 2. The satellite attitude calculating unit 113 calculates the attitude of the satellite by processing the luminance signal. In the second and subsequent measurements, the input image prediction unit 121 uses the satellite attitude calculation unit 1
A star image detected by each image input unit 101 is predicted from the previous attitude of the satellite output from the unit 13 and the data of the distribution of stars stored in advance. Usually, since the measurement accuracy of the posture is improved as more bright stars are seen, the input image selector 121 does not interfere with the sun or the like among the three image input units, and furthermore, the image input that detects as many stars as possible. The unit determines which one
Give instructions to The multiplexer 122 selects one of the three inputs based on this instruction. After selecting the luminance signal by the multiplexer, the process of calculating the attitude of the satellite is performed in the same manner as the first measurement. In this case, three image input units 101 are provided, and the multiplexer 122
In the above description, one output is selected. However, according to the processing capability of the satellite attitude calculation unit 113 and the required measurement accuracy, for example, ten image input units 101 are provided. The number of the image input units 101 and the number of outputs of the multiplexer 113 can be set arbitrarily.

【0029】このように、本実施の形態によれば、星像
を入力する光学系と二次元撮像素子を備えた画像入力部
101を複数備えており、1回前に得られた衛星の姿勢
データから、各画像入力部101で入力される画像を予
測し、高精度な計測結果が期待される画像入力部101
を選択し、この画像入力部101の出力を用いて衛星の
姿勢を算出するようにしたので、計測精度を向上させる
とともに、例えば太陽光などがいくつかの画像入力部1
01の視野に入るような場合でも、太陽光の入射を予測
し、太陽光が入射する画像入力部101を使用しないこ
とで安定して計測できる。
As described above, according to the present embodiment, a plurality of image input units 101 each having an optical system for inputting a star image and a two-dimensional image sensor are provided, and the attitude of the satellite obtained one time earlier is obtained. From the data, an image input by each image input unit 101 is predicted, and an image input unit 101 for which a highly accurate measurement result is expected
Is selected, and the attitude of the satellite is calculated using the output of the image input unit 101, so that the measurement accuracy is improved and, for example, sunlight or the like is used for some image input units 1
Even in the case of entering the field of view of 01, it is possible to predict the incidence of sunlight and measure stably by not using the image input unit 101 to which sunlight enters.

【0030】実施の形態4.図5は本発明の実施の形態
4によるスターセンサの構成を示すブロック図である。
図5において、101Aは2台搭載されている画像入力
部のうち、衛星に対して正確に取り付け姿勢を調整され
た画像入力部、101Bは2台搭載されている画像入力
部のうち、特に正確な取り付け姿勢の調整を行っておら
ず、結果として取り付け姿勢の誤差を含んだ状態で取り
付けられている画像入力部である。通常、機械的に固定
するだけで正確な取り付け姿勢の調整を行わなければ、
0.5〜1度程度の取り付け誤差が生じる。131は2
個の衛星姿勢算出部113から出力される衛星の姿勢デ
ータから、取り付け誤差を含んだ画像入力部101Bの
取り付け誤差を算出するアライメント誤差算出部、13
2はアライメント誤差算出部の出力データをもとに、衛
星姿勢算出部113が出力する衛星の姿勢データを補正
するアライメント誤差補正部である。
Embodiment 4 FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a star sensor according to Embodiment 4 of the present invention.
In FIG. 5, 101A is an image input unit whose mounting attitude has been accurately adjusted with respect to the satellite among the image input units mounted, and 101B is a particularly accurate image input unit among the mounted image input units. This is an image input unit that has not been adjusted in a proper mounting posture, and as a result is mounted in a state that includes an error in the mounting posture. Normally, if you do not adjust the mounting posture accurately just by fixing it mechanically,
A mounting error of about 0.5 to 1 degree occurs. 131 is 2
An alignment error calculator 13 for calculating the mounting error of the image input unit 101B including the mounting error from the satellite attitude data output from the satellite attitude calculators 113;
Reference numeral 2 denotes an alignment error correction unit that corrects satellite attitude data output from the satellite attitude calculation unit 113 based on output data from the alignment error calculation unit.

【0031】次に動作について説明する。本実施の形態
によるスターセンサでは、軌道上に打ち上げられた後、
画像入力部101Aと101Bの両方を用いて同時刻に
画像を入力してに衛星の姿勢を算出する。得られた2通
りの衛星の姿勢には差があるが、それは画像入力部10
1Bの取り付け誤差である。したがって、以下の計測で
は、画像入力部101Bを用いて得られた衛星の姿勢の
計測結果に、アライメント誤差補正部132において求
まった取り付け姿勢の誤差を加算することで、画像入力
部101Bを用いても、取り付け誤差のない衛星の姿勢
を算出することができる。
Next, the operation will be described. In the star sensor according to the present embodiment, after being launched on orbit,
The attitude of the satellite is calculated by inputting an image at the same time using both the image input units 101A and 101B. There is a difference between the obtained attitudes of the two satellites.
1B is the mounting error. Therefore, in the following measurement, the error of the mounting attitude obtained by the alignment error correction unit 132 is added to the measurement result of the attitude of the satellite obtained by using the image input unit 101B, so that the image input unit 101B is used. Also, it is possible to calculate the attitude of the satellite without mounting errors.

【0032】このように、本実施の形態によれば、複数
の画像入力部101のうち、少なくとも1つの画像入力
部101Aは衛星の搭載機器に対して正確に取り付け姿
勢を調整して取り付けられているが、その他の画像入力
部101Bは特に正確な取り付け姿勢の調整を行わずに
取り付けられている。その結果取り付け精度が悪くなっ
た画像入力部については、衛星打ち上げ後実際に画像を
入力し衛星の姿勢を計測した結果を用いて取り付け姿勢
の補正を行うことにより、衛星の組み立てコストを低減
できる。また、打ち上げ時の振動などによる取り付け姿
勢の狂いも補正されるため、固定方法に関する要求を緩
和できる。
As described above, according to the present embodiment, at least one image input unit 101A of the plurality of image input units 101 is attached to the on-board equipment of the satellite by adjusting the attachment posture accurately. However, the other image input unit 101B is attached without performing particularly accurate adjustment of the attachment posture. As a result, for an image input unit having a reduced mounting accuracy, the satellite mounting cost can be reduced by correcting the mounting attitude using the result of actually inputting an image after launching the satellite and measuring the attitude of the satellite. In addition, since the deviation of the mounting posture due to the vibration at the time of launching is corrected, the requirement for the fixing method can be relaxed.

【0033】実施の形態5.図6は本発明の実施の形態
5によるスターセンサの構成を示すブロック図である。
図6において、201(201a,b)は恒星、月、地
球等の測定対象の天体、202(202a,b)は測定
対象の天体201からの光を集光する等の機能持つ光学
系、203(203a,b)は光学系202で集められ
た画像を取得するためのCCD等の二次元撮像素子、2
04(204a,b)は二次元撮像素子203のアナロ
グの輝度信号をデジタルの輝度信号に変換するA/D変
換器、205(205a,b)は二次元撮像素子203
とA/D変換器204間のデータ授受の同期を取るため
の同期回路、206(206a,b)はA/D変換器2
04のデジタル輝度信号を格納するための画像メモリ、
207(207a,b)は画像メモリ206への格納番
地を発生させるアドレス発生回路、208は画像メモリ
206のデータを読み出して測定対象の天体201の位
置を算出、またはさらにこの情報から衛星の姿勢を算出
するスターセンサ専用プロセッサ、209はスターセン
サ専用プロセッサのデータを受け取る姿勢制御用プロセ
ッサである。ここで、光学系202、二次元撮像素子2
03、A/D変換器204、同期回路205、画像メモ
リ206、及びアドレス発生回路207は複数組ある
が、この図6では例として2組の場合を示している。
Embodiment 5 FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a star sensor according to Embodiment 5 of the present invention.
In FIG. 6, 201 (201a, b) is a celestial body to be measured such as a star, moon, earth, etc., 202 (202a, b) is an optical system having a function of condensing light from the celestial body 201 to be measured, 203 (203a, b) denotes a two-dimensional image sensor such as a CCD for acquiring an image collected by the optical system 202;
Reference numeral 04 (204a, b) denotes an A / D converter for converting an analog luminance signal of the two-dimensional image sensor 203 into a digital luminance signal, and 205 (205a, b) denotes the two-dimensional image sensor 203.
A synchronization circuit for synchronizing data transfer between the A / D converter 204 and the A / D converter 204, and 206 (206a, b) is an A / D converter 2
An image memory for storing the digital luminance signal of No. 04,
Reference numeral 207 (207a, b) denotes an address generation circuit for generating a storage address in the image memory 206, and 208 reads data from the image memory 206 to calculate the position of the celestial body 201 to be measured, or further determines the attitude of the satellite from this information. The star sensor dedicated processor 209 to be calculated is an attitude control processor that receives data from the star sensor dedicated processor. Here, the optical system 202 and the two-dimensional imaging device 2
03, the A / D converter 204, the synchronization circuit 205, the image memory 206, and the address generation circuit 207, there are a plurality of sets. FIG. 6 shows an example of two sets.

【0034】次に動作について説明する。光学系202
で集められた測定対象の天体201の像は二次元撮像素
子203で取得される。この二次元撮像素子203はそ
の取得画像をアナログ輝度信号として出力する。このア
ナログ輝度信号はA/D変換器204でデジタル輝度信
号に変換され、画像メモリ206へ格納される。このよ
うに、複数の二次元撮像素子203の取得データはそれ
ぞれのメモリ206に格納される。スターセンサ専用プ
ロセッサ208はこれら複数のメモリ206に格納され
たデータを読み出して、測定対象の天体201の位置を
算出、またはさらにこの情報から衛星の姿勢を算出し、
衛星の姿勢制御に必要なデータとして姿勢制御用プロセ
ッサ209に送る。
Next, the operation will be described. Optical system 202
The image of the celestial body 201 to be measured collected in step 2 is acquired by the two-dimensional image sensor 203. The two-dimensional image sensor 203 outputs the obtained image as an analog luminance signal. The analog luminance signal is converted into a digital luminance signal by the A / D converter 204 and stored in the image memory 206. As described above, the acquired data of the plurality of two-dimensional imaging elements 203 is stored in the respective memories 206. The star sensor dedicated processor 208 reads the data stored in the plurality of memories 206 and calculates the position of the celestial body 201 to be measured, or further calculates the attitude of the satellite from this information,
The data is sent to the attitude control processor 209 as data necessary for the attitude control of the satellite.

【0035】このように、本実施の形態によれば、複数
の二次元撮像素子203で取得した画像信号を1つの専
用プロセッサ208から読み出し可能なメモリ206に
格納し、これらの画像データを上記プロセッサ208で
処理させることにより、スターセンサ装置、及び人工衛
星全体を小型化、軽量化、低コスト化、低電力消費化で
きる。
As described above, according to the present embodiment, the image signals obtained by the plurality of two-dimensional imaging elements 203 are stored in the memory 206 readable from one dedicated processor 208, and these image data are stored in the processor 206. By performing the processing in 208, the star sensor device and the entire artificial satellite can be reduced in size, weight, cost, and power consumption.

【0036】実施の形態6.図7は本発明の実施の形態
6によるスターセンサの構成を示すブロック図である。
図7において、201(201a,b)は恒星、月、地
球等の測定対象の天体、202(202a,b)は測定
対象の天体201からの光を集光する等の機能を持つ光
学系、203(203a,b)は光学系202で集めら
れた画像を取得するためのCCD等の二次元撮像素子、
204(204a,b)は二次元撮像素子203のアナ
ログの輝度信号をデジタルの輝度信号に変換するA/D
変換器、205(205a,b)は二次元撮像素子20
3とA/D変換器204間のデータ授受の同期を取るた
めの同期回路、206(206a,b)はA/D変換器
204のデジタル輝度信号を格納するための画像メモ
リ、207(207a,b)は画像メモリ206への格
納番地を発生させるアドレス発生回路である。209は
衛星の姿勢制御用プロセッサであり、画像メモリ206
のデータを読み出して測定対象の天体201の位置を算
出、またはさらにこの情報から衛星の姿勢を算出する衛
星姿勢算出部となっている。ここで、光学系202、二
次元撮像素子203、A/D変換器204、同期回路2
05、画像メモリ206、及びアドレス発生回路207
は複数組あるが、この図7では例として2組の場合を示
している。
Embodiment 6 FIG. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a star sensor according to Embodiment 6 of the present invention.
In FIG. 7, 201 (201a, b) is a celestial body to be measured such as a star, moon, earth, etc., 202 (202a, b) is an optical system having a function of condensing light from the celestial body 201 to be measured, 203 (203a, 203b) is a two-dimensional imaging device such as a CCD for acquiring an image collected by the optical system 202;
An A / D 204 (204a, b) converts an analog luminance signal of the two-dimensional image sensor 203 into a digital luminance signal.
The converter 205 (205a, 205b) is the two-dimensional image sensor 20
3 and a synchronization circuit for synchronizing data transfer between the A / D converter 204, 206 (206a, b) an image memory for storing the digital luminance signal of the A / D converter 204, and 207 (207a, b) is an address generation circuit for generating a storage address in the image memory 206. Reference numeral 209 denotes a processor for controlling the attitude of the satellite.
Is read out to calculate the position of the celestial body 201 to be measured, or a satellite attitude calculation unit that further calculates the attitude of the satellite from this information. Here, the optical system 202, the two-dimensional image sensor 203, the A / D converter 204, the synchronization circuit 2
05, image memory 206, and address generation circuit 207
There are a plurality of sets, but FIG. 7 shows a case of two sets as an example.

【0037】次に動作について説明する。光学系202
で集められた測定対象の天体201の像は二次元撮像素
子203で取得される。この二次元撮像素子203はそ
の取得画像をアナログ輝度信号として出力する。このア
ナログ輝度信号はA/D変換器204でデジタル輝度信
号に変換され、画像メモリ206へ格納される。このよ
うに、複数の二次元撮像素子203の取得データはそれ
ぞれのメモリ206に格納される。姿勢制御用プロセッ
サ209はこれら複数のメモリ206に格納されたデー
タを読み出して、測定対象の天体201の位置を算出、
またはさらにこの情報から衛星の姿勢を算出し、衛星の
姿勢制御に必要なデータとして使う。
Next, the operation will be described. Optical system 202
The image of the celestial body 201 to be measured collected in step 2 is acquired by the two-dimensional image sensor 203. The two-dimensional image sensor 203 outputs the obtained image as an analog luminance signal. The analog luminance signal is converted into a digital luminance signal by the A / D converter 204 and stored in the image memory 206. As described above, the acquired data of the plurality of two-dimensional imaging elements 203 is stored in the respective memories 206. The attitude control processor 209 reads out the data stored in the plurality of memories 206 and calculates the position of the celestial body 201 to be measured.
Alternatively, the satellite attitude is calculated from this information and used as data necessary for satellite attitude control.

【0038】このように、本実施の形態によれば、複数
の二次元撮像素子203で取得した画像信号を衛星姿勢
制御用プロセッサ209から読み出し可能なメモリ20
6に格納し、これらの画像データを上記姿勢制御用プロ
セッサ206で処理させるようにしたので、スターセン
サ装置、及び、人工衛星全体を小型化、軽量化、低コス
ト化、低電力消費化する効果がある。さらに、制御用ア
クチュエータの駆動状況や人工衛星の軌道情報等の姿勢
制御用プロセッサ209が入手可能な情報を、スターセ
ンサを用いた衛星姿勢算出処理に効率よく利用すること
ができるので、衛星姿勢算出の精度を向上させる効果が
ある。
As described above, according to the present embodiment, the image signals acquired by the plurality of two-dimensional image sensors 203 can be read from the satellite attitude control processor 209 by the memory 20.
6 and the image data is processed by the attitude control processor 206, so that the star sensor device and the entire artificial satellite can be reduced in size, weight, cost, and power consumption. There is. Further, information available to the attitude control processor 209, such as the driving status of the control actuator and the orbit information of the artificial satellite, can be efficiently used for the satellite attitude calculation processing using the star sensor. Has the effect of improving the accuracy of

【0039】実施の形態7.図8は本発明の実施の形態
7によるスターセンサの構成を示すブロック図である。
図8において、210(210a〜c)は上記各実施の
形態の何れかに記載のスターセンサの一部であり、星の
光を入力し、ディジタル信号に変換して出力するスター
センサヘッド部である。図6,7を例にすればスターセ
ンサヘッド部210は光学系202、二次元撮像素子2
03、A/D変換器204、同期回路205、及びアド
レス発生回路207からなる。211(211a〜c)
は各スターセンサヘッド部210と1対1に対応して接
続されスターセンサヘッド部210の出力を格納し、画
像処理する星像処理部、212(212a〜c)は星像
処理部211の処理結果から衛星の姿勢を算出する姿勢
決定部、213(213a〜c)は複数の姿勢決定部2
12の処理結果の中から故障等によって生ずる誤りのデ
ータを排除し、正常な処理結果を選択する正常系選択部
である。ここで、破線で囲ったように星像処理部211
と姿勢決定部212は1つのプロセッサでの処理を表し
ている。
Embodiment 7 FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a star sensor according to Embodiment 7 of the present invention.
In FIG. 8, reference numeral 210 (210a to 210c) denotes a part of the star sensor according to any of the above embodiments, which is a star sensor head that inputs star light, converts the light into digital signals, and outputs the digital signals. is there. 6 and 7, the star sensor head unit 210 includes the optical system 202 and the two-dimensional imaging device 2.
03, an A / D converter 204, a synchronization circuit 205, and an address generation circuit 207. 211 (211a-c)
Is a star image processing unit that is connected to each star sensor head unit 210 in one-to-one correspondence, stores the output of the star sensor head unit 210, and performs image processing. 212 (212a to 212c) denotes the processing of the star image processing unit 211. Attitude determining units 213 (213a to 213c) for calculating the attitude of the satellite from the result include a plurality of attitude determining units 2
This is a normal system selection unit that removes erroneous data caused by a failure or the like from the 12 processing results and selects a normal processing result. Here, the star image processing unit 211 is surrounded by a broken line.
And the attitude determination unit 212 represent processing by one processor.

【0040】次に動作について説明する。本実施の形態
によるスターセンサは、スターセンサヘッド部210と
星像処理部211と姿勢決定部212から構成されるユ
ニットを3組(ユニットA,B,C)持っている。スタ
ーセンサヘッド部210の出力は、同じユニット内の星
像処理部211ヘ入力され、測定対象の天体の画素座標
を算出する。この星像処理部211の処理結果は自他の
ユニット内の姿勢決定部212のすべて、または、複数
個に入力して、取得データの共有をさせている。これら
のデータを共有する後段の姿勢決定部212では、同一
の処理を実行して衛星の姿勢を算出する。これらの姿勢
決定部212の出力は正常系選択部213に入力され
る。すべてのユニットの姿勢決定部212が正常処理し
ていれば、これらの出力はすべて一致する。たとえば、
ユニットAの姿勢決定部212aのみが故障し、ユニッ
トBの姿勢決定部212bとユニットCの姿勢決定部2
12cが正常であれば、ユニットBの姿勢決定部212
bとユニットCの姿勢決定部212cの出力のみが互い
に一致する。したがって、正常系選択部213では入力
される姿勢決定部212の3つの処理結果を多数決処理
することで正常処理している姿勢決定部212の処理結
果を得ることができ、これを正常系選択部213の出力
とする。また、同時に2つのユニットが独立な故障をし
た場合は、3つのユニットの姿勢決定部212は3つの
異なる出力を出す。正常系選択部213は多数決処理で
正常な出力を得ることはできないが、故障が生じたこと
は判別でき、この判別結果を示す出力を出すことができ
る。さらに、この例では故障時を示したが、一時的なビ
ット反転などの一時的な不具合にも同様の効果を得るこ
とができる。
Next, the operation will be described. The star sensor according to the present embodiment has three units (units A, B, and C) including a star sensor head unit 210, a star image processing unit 211, and an attitude determination unit 212. The output of the star sensor head unit 210 is input to the star image processing unit 211 in the same unit, and calculates the pixel coordinates of the celestial object to be measured. The processing result of the star image processing unit 211 is input to all or a plurality of the attitude determining units 212 in the own and other units, and the acquired data is shared. The attitude determination unit 212 at the subsequent stage that shares these data executes the same processing to calculate the attitude of the satellite. The outputs of these attitude determination units 212 are input to the normal system selection unit 213. If the posture determination units 212 of all the units perform the normal processing, these outputs all match. For example,
Only the attitude determining unit 212a of the unit A fails and the attitude determining unit 212b of the unit B and the attitude determining unit 2 of the unit C fail.
If 12c is normal, the posture determination unit 212 of the unit B
Only b and the output of the attitude determination unit 212c of the unit C match each other. Therefore, the normal system selection unit 213 can obtain the processing result of the posture determination unit 212 that is performing normal processing by performing majority processing on the three processing results of the posture determination unit 212 that is input. 213 output. In addition, when two units have independent failures at the same time, the posture determination units 212 of the three units output three different outputs. The normal system selection unit 213 cannot obtain a normal output by the majority decision processing, but can determine that a failure has occurred, and can output an output indicating the determination result. Further, in this example, the time of failure is shown, but the same effect can be obtained for a temporary failure such as a temporary bit inversion.

【0041】このように、本実施の形態によれば、スタ
ーセンサヘッド部210とこのスターセンサヘッド部2
10の画像データから星の画素座標を算出する星像処理
部211とこの処理結果から人工衛星の姿勢を算出する
姿勢決定部212から構成されるユニットを複数組持
ち、しかも、複数個の星像処理部211の出力を、自他
のユニット内の姿勢決定部212のすべて、または、複
数個に入力して、取得データの共有をさせる。このよう
にして、これらのデータを共有する後段の姿勢決定部2
12では、同一の処理を行うことができるので、これら
の姿勢決定部212の出力を比較可能となり、その処理
が正常な姿勢決定部212を判定できるように構成した
ので、耐故障性を向上させる効果がある。なお、上記説
明では、スターセンサヘッド部210と星像処理部21
1が1対1に対応する場合を示したが、スターセンサヘ
ッド部210と星像処理部211の間に実施の形態3で
説明したようなマルチプレクサ122を備え、例えば1
0個のスターセンサヘッド部210の出力のうち3個の
出力を3個の星像処理部211に入力するような構成と
することもできる。これは以下の実施の形態8,9にお
いても同様である。
As described above, according to the present embodiment, the star sensor head 210 and the star sensor head 2
A plurality of units each including a star image processing unit 211 for calculating the pixel coordinates of a star from the ten image data and an attitude determination unit 212 for calculating the attitude of the artificial satellite from the processing result are provided. The output of the processing unit 211 is input to all or a plurality of the posture determination units 212 in the own and other units, and the acquired data is shared. In this way, the post-stage attitude determination unit 2 that shares these data
12, since the same processing can be performed, the outputs of these attitude determination units 212 can be compared, and the configuration is such that the normal attitude determination unit 212 can determine the normal processing. Therefore, the effect of improving fault tolerance is improved. There is. In the above description, the star sensor head unit 210 and the star image processing unit 21
Although the case where 1 corresponds to 1 to 1 has been shown, the multiplexer 122 as described in the third embodiment is provided between the star sensor head unit 210 and the star image processing unit 211.
It is also possible to adopt a configuration in which three of the outputs of the zero star sensor head unit 210 are input to the three star image processing units 211. This is the same in the following eighth and ninth embodiments.

【0042】実施の形態8.図9は本発明の実施の形態
8による人工衛星用姿勢制御装置の構成を示すブロック
図である。図9において、210(210a〜c)は上
記各実施の形態の何れかに記載のスターセンサの一部で
あり、星の光を入力し、ディジタル信号に変換して出力
するスターセンサヘッド部である。図6,7を例にすれ
ばスターセンサヘッド部210は光学系202、二次元
撮像素子203、A/D変換器204、同期回路20
5、及びアドレス発生回路207からなる。211(2
11a〜c)は各スターセンサヘッド部210と1対1
に対応して接続されスターセンサヘッド部210の出力
を格納し、画像処理する星像処理部、212(212a
〜c)は星像処理部211の処理結果から衛星の姿勢を
算出する姿勢決定部、214(214a〜c)は各姿勢
決定部212と1対1に対応して接続されその処理結果
から姿勢制御用アクチュエータ215への駆動指令信号
を生成する制御演算部、213(213a〜c)は複数
の制御演算部214の処理結果の中から故障等によって
生ずる誤りのデータを排除し、正常な処理結果を選択す
る正常系選択部である。215は正常系選択部213か
ら駆動指令を受ける制御用アクチュエータである。ここ
で、破線で囲ったように星像処理部211と姿勢決定部
212と制御演算部214は1つのプロセッサでの処理
を表している。
Embodiment 8 FIG. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a satellite attitude control device according to Embodiment 8 of the present invention. In FIG. 9, reference numeral 210 (210a to 210c) denotes a part of the star sensor according to any of the above-described embodiments, which is a star sensor head for inputting star light, converting the light into digital signals, and outputting the digital signals. is there. 6 and 7, the star sensor head unit 210 includes an optical system 202, a two-dimensional image sensor 203, an A / D converter 204, and a synchronization circuit 20.
5 and an address generation circuit 207. 211 (2
11a-c) are one-to-one with each star sensor head section 210
, A star image processing unit 212 (212a) that stores the output of the star sensor head unit 210 and performs image processing.
-C) are attitude determination units that calculate the attitude of the satellite from the processing result of the star image processing unit 211, and 214 (214a to c) are connected to each attitude determination unit 212 in one-to-one correspondence, and the attitude is determined based on the processing results. The control operation unit 213 (213a to 213c) that generates a drive command signal to the control actuator 215 eliminates erroneous data caused by a failure or the like from the processing results of the plurality of control operation units 214, and obtains a normal processing result. Is a normal system selection unit for selecting. A control actuator 215 receives a drive command from the normal system selection unit 213. Here, the star image processing unit 211, the attitude determination unit 212, and the control calculation unit 214 represent processing by one processor as surrounded by a broken line.

【0043】次に動作について説明する。本実施の形態
による人工衛星用姿勢制御装置は、スターセンサヘッド
部210と星像処理部211と姿勢決定部212と制御
演算部214から構成されるユニットを3組(ユニット
A,B,C)持っている。スターセンサヘッド部210
の出力は、星像処理部211ヘ入力され、測定対象の天
体の画素座標を算出する。この星像処理部211の処理
結果は自他のユニット内の姿勢決定部212のすべて、
または、複数個に入力して、取得データの共有をさせて
いる。これらのデータを共有する後段の姿勢決定部21
2では、同一の処理を実行して衛星の姿勢を算出する。
これらの姿勢決定部212の出力は制御演算部214に
入力されて姿勢制御用アクチュエータへの駆動指令信号
を生成する。これらの制御演算部214の出力は正常系
選択部213に入力される。すべてのユニットの姿勢決
定部212と制御演算部214が正常処理していれば、
これらの出力はすべて一致する。たとえば、ユニットA
の姿勢決定部212aまたは制御演算部214aのみが故
障し、ユニットBの姿勢決定部212bと制御演算部2
14bとユニットCの姿勢決定部212cと制御演算部
214cが正常であれば、ユニットBの制御演算部21
4bとユニットCの制御演算部214cの出力のみが互
いに一致する。したがって、正常系選択部213では入
力される制御演算部214の3つの処理結果を多数決処
理することで正常処理している制御演算部214の処理
結果を得ることができ、これを正常系選択部213の出
力として、制御用アクチュエータ215に指令する。同
時に2つのユニットが独立な故障をした場合は、3つの
ユニットの制御演算部214は3つの異なる出力を出
す。正常系選択部213は多数決処理で正常な出力を得
ることはできないが、故障が生じたことは判別でき、こ
の判別結果を示す出力を出すことができる。さらに、こ
の例では故障時を示したが、一時的なビット反転などの
一時的な不具合にも同様の効果を得ることができる。
Next, the operation will be described. The attitude control device for an artificial satellite according to the present embodiment has three units (units A, B, and C) each including a star sensor head unit 210, a star image processing unit 211, an attitude determination unit 212, and a control calculation unit 214. have. Star sensor head 210
Is input to the star image processing unit 211, and the pixel coordinates of the celestial object to be measured are calculated. The processing result of the star image processing unit 211 is used by all of the attitude determination units 212 in the own and other units.
Alternatively, input is made to a plurality of users to share the acquired data. Post-stage attitude determination unit 21 that shares these data
In step 2, the same processing is executed to calculate the attitude of the satellite.
The outputs of these attitude determination units 212 are input to the control calculation unit 214 to generate drive command signals to the attitude control actuator. The outputs of these control calculation units 214 are input to the normal system selection unit 213. If the attitude determination unit 212 and the control calculation unit 214 of all units perform normal processing,
These outputs all match. For example, unit A
Only the attitude determination unit 212a or the control calculation unit 214a of the unit B fails, and the attitude determination unit 212b of the unit B and the control calculation unit 2
14b, the attitude determination unit 212c of the unit C and the control calculation unit 214c are normal, the control calculation unit 21 of the unit B
4b and the output of the control operation unit 214c of the unit C only match each other. Therefore, the normal system selection unit 213 can obtain the processing result of the control operation unit 214 that performs normal processing by performing majority processing on the three processing results of the control operation unit 214 input thereto. A command is sent to the control actuator 215 as the output of 213. When two units have independent failures at the same time, the control calculation units 214 of the three units output three different outputs. The normal system selection unit 213 cannot obtain a normal output by the majority decision processing, but can determine that a failure has occurred, and can output an output indicating the determination result. Further, in this example, the time of failure is shown, but the same effect can be obtained for a temporary failure such as a temporary bit inversion.

【0044】このように、本実施の形態によれば、スタ
ーセンサヘッド部210とこのスターセンサヘッド部2
10の画像データから星の画素座標を算出する星像処理
部211とこの処理結果から人工衛星の姿勢を算出する
姿勢決定部212とこの姿勢情報から姿勢制御用アクチ
ュエータへの駆動指令信号を生成する制御演算部214
から構成されるユニットを複数組持ち、しかも、これら
複数個の星像処理部214の出力を、自他のユニット内
の姿勢決定部212のすべて、または、複数個に入力し
て、取得データの共有をさせる。このようにして、これ
らのデータを共有する後段の姿勢決定部212と制御演
算部214では、同一の処理を行うことができるので、
これらの制御演算部214の出力を比較可能となり、姿
勢決定部212とその処理が正常な制御演算部214を
判定できるように構成したので、耐故障性を向上させる
効果がある。
As described above, according to the present embodiment, the star sensor head 210 and the star sensor head 2
A star image processing unit 211 that calculates the pixel coordinates of a star from the ten image data, an attitude determination unit 212 that calculates the attitude of the artificial satellite from this processing result, and a drive command signal to an attitude control actuator is generated from the attitude information. Control operation unit 214
, And outputs the outputs of the plurality of star image processing units 214 to all or a plurality of the attitude determination units 212 in the other units and obtains the obtained data. Let them share. In this way, the same processing can be performed by the attitude determination unit 212 and the control calculation unit 214 at the subsequent stage that share these data.
Since the outputs of these control calculation units 214 can be compared with each other and the attitude determination unit 212 and the control calculation unit 214 whose processing is normal can be determined, there is an effect of improving fault tolerance.

【0045】実施の形態9.図10は本発明の実施の形
態9による人工衛星用姿勢制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。図10において、210(210a〜c)
は上記各実施の形態の何れかに記載のスターセンサの一
部であり、星の光を入力し、ディジタル信号に変換して
出力するスターセンサヘッド部である。図6,7を例に
すればスターセンサヘッド部210は光学系202、二
次元撮像素子203、A/D変換器204、同期回路2
05、及びアドレス発生回路207からなる。211
(211a〜c)は各スターセンサヘッド部210と1
対1に対応して接続されスターセンサヘッド部210の
出力を格納し、画像処理する星像処理部、212(21
2a〜c)は各星像処理部211と1対1に対応して接
続されその処理結果から衛星の姿勢を算出する姿勢決定
部、214(214a〜c)は姿勢決定部212の処理
結果から姿勢制御用アクチュエータ215への駆動指令
信号を生成する制御演算部、213(213a〜c)は
複数の制御演算部214の処理結果の中から故障等によ
って生ずる誤りのデータを排除し、正常な処理結果を選
択する正常系選択部である。215は正常系選択部21
3から駆動指令を受ける制御用アクチュエータである。
ここで、破線で囲ったように星像処理部211と姿勢決
定部212と制御演算部214は1つのプロセッサでの
処理を表している。
Embodiment 9 FIG. FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a satellite attitude control device according to Embodiment 9 of the present invention. In FIG. 10, 210 (210a to 210c)
Is a part of the star sensor described in any of the above embodiments, and is a star sensor head unit that inputs star light, converts it into a digital signal, and outputs the digital signal. 6 and 7, the star sensor head unit 210 includes an optical system 202, a two-dimensional image sensor 203, an A / D converter 204, and a synchronization circuit 2.
05 and an address generation circuit 207. 211
(211a-c) are the star sensor heads 210 and 1
A star image processing unit 212 (21) that is connected in one-to-one correspondence, stores the output of the star sensor head unit 210, and performs image processing.
2a to 2c) are attitude determination units which are connected to the respective star image processing units 211 in one-to-one correspondence and calculate the attitude of the satellite from the processing results, and 214 (214a to c) are based on the processing results of the attitude determination unit 212. The control calculation unit 213 (213a to 213c) that generates a drive command signal to the attitude control actuator 215 eliminates erroneous data caused by a failure or the like from the processing results of the plurality of control calculation units 214 and performs normal processing. This is a normal system selection unit for selecting a result. 215 is a normal system selection unit 21
3 is a control actuator that receives a drive command from the control actuator 3.
Here, the star image processing unit 211, the attitude determination unit 212, and the control calculation unit 214 represent processing by one processor as surrounded by a broken line.

【0046】次に動作について説明する。本実施の形態
による人工衛星用姿勢制御装置は、スターセンサヘッド
部210と星像処理部211と姿勢決定部212と制御
演算部214から構成されるユニットを3組持ってい
る。スターセンサヘッド部210の出力は、星像処理部
211ヘ入力され、測定対象の天体の画素座標を算出す
る。この星像処理部211の処理結果は姿勢決定部21
2に入力され、衛星の姿勢を算出する。この姿勢決定部
212の処理結果はデータは自他のユニット内の制御演
算部214のすべて、または、複数個に入力して、取得
データの共有をさせている。これらのデータを共有する
後段の制御演算部214では、同一の処理を実行して姿
勢制御用アクチュエータへの駆動指令信号を生成する。
これらの制御演算部214の出力は正常系選択部213
に入力される。すべてのユニットの制御演算部214が
正常処理していれば、これらの出力はすべて一致する。
例えば、ユニットAの制御演算部214aのみが故障
し、ユニットBの制御演算部214bとユニットCの制
御演算部214cが正常であれば、ユニットBの制御演
算部214bとユニットCの制御演算部214cの出力
のみが互いに一致する。したがって、正常系選択部21
3では入力される制御演算部214の3つの処理結果を
多数決処理することで正常処理している制御演算部21
4の処理結果を得ることができ、これを正常系選択部2
13の出力として、制御用アクチュエータ215に指令
する。同時に2つのユニットが独立な故障をした場合
は、3つのユニットの制御演算部214は3つの異なる
出力を出す。正常系選択部213は多数決処理で正常な
出力を得ることはできないが、故障が生じたことは判別
でき、この判別結果を示す出力を出すことができる。さ
らに、この例では故障時を示したが、一時的なビット反
転などの一時的な不具合にも同様の効果を得ることがで
きる。
Next, the operation will be described. The artificial satellite attitude control apparatus according to the present embodiment has three units each including a star sensor head unit 210, a star image processing unit 211, an attitude determination unit 212, and a control calculation unit 214. The output of the star sensor head unit 210 is input to the star image processing unit 211, and calculates the pixel coordinates of the celestial body to be measured. The processing result of this star image processing unit 211 is
2 to calculate the attitude of the satellite. The processing result of the attitude determination unit 212 is input to all or a plurality of the control calculation units 214 in the own and other units to share the acquired data. The control operation unit 214 at the subsequent stage that shares these data executes the same processing to generate a drive command signal to the attitude control actuator.
The outputs of these control calculation units 214 are output to the normal system selection unit 213.
Is input to If the control operation units 214 of all units perform normal processing, these outputs all match.
For example, if only the control calculation unit 214a of the unit A fails and the control calculation unit 214b of the unit B and the control calculation unit 214c of the unit C are normal, the control calculation unit 214b of the unit B and the control calculation unit 214c of the unit C Only the outputs of Therefore, the normal system selection unit 21
3, the control operation unit 21 which performs normal processing by performing majority processing on the three processing results of the input control operation unit 214
4 can be obtained.
A command is sent to the control actuator 215 as the output of 13. When two units have independent failures at the same time, the control calculation units 214 of the three units output three different outputs. The normal system selection unit 213 cannot obtain a normal output by the majority decision processing, but can determine that a failure has occurred, and can output an output indicating the determination result. Further, in this example, the time of failure is shown, but the same effect can be obtained for a temporary failure such as a temporary bit inversion.

【0047】このように、本実施の形態によれば、スタ
ーセンサヘッド部210とこのスターセンサヘッド部2
10の画像データから星の画素座標を算出する星像処理
部211とこの処理結果から人工衛星の姿勢を算出する
姿勢決定部212とこの姿勢情報から姿勢制御用アクチ
ュエータへの駆動指令信号を生成する制御演算部214
から構成されるユニットを複数組持ち、しかも、これら
複数個の姿勢決定部212の出力を、自他のユニット内
の制御演算部214のすべて、または、複数個に入力し
て、取得データの共有をさせる。このようにして、これ
らのデータを共有する後段の制御演算部214では、同
一の処理を行うことができるので、これらの制御演算部
214の出力を比較可能となり、その処理が正常な制御
演算部214を判定できるように構成したので、耐故障
性を向上させる効果がある。
As described above, according to the present embodiment, the star sensor head 210 and the star sensor head 2
A star image processing unit 211 that calculates the pixel coordinates of a star from the ten image data, an attitude determination unit 212 that calculates the attitude of the artificial satellite from this processing result, and a drive command signal to an attitude control actuator is generated from the attitude information. Control operation unit 214
And a plurality of units composed of a plurality of units, and inputting the outputs of the plurality of posture determination units 212 to all or a plurality of control calculation units 214 in the other units to share acquired data. Let In this way, since the same processing can be performed in the subsequent control operation unit 214 sharing these data, the outputs of these control operation units 214 can be compared, and the control operation unit in which the processing is normal Since it is configured so that 214 can be determined, there is an effect of improving fault tolerance.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上のように、第1の発明によれば、星
や太陽の光を集光する光学系とこの光学系によって集光
された光を電気信号に変換する二次元撮像素子を有する
画像入力部と、上記二次元撮像素子が出力する信号を処
理するデータ処理装置を備えたスターセンサにおいて、
位置決め装置によって位置が可変にできるように取り付
けられたNDフィルタを上記画像入力部に備え、太陽光
が上記光学系を通して上記二次元撮像素子に到達してい
る場合には、上記NDフィルタを上記光学系から上記二
次元撮像素子に至る光路上に配置して上記光学系を通過
した太陽光の光量を上記二次元撮像素子の適切な露光量
になるように減衰させ、太陽光が無く上記二次元撮像素
子上に星像のみが結像している場合には、上記NDフィ
ルタを上記光路上から取り除いて上記光学系で集光され
た光を上記二次元撮像素子上に直接結像させるので、太
陽の像が適切な露光状態で二次元撮像素子上に生成さ
れ、衛星に対する太陽の方向が検出可能となり、結果と
して衛星の姿勢を計測できる。この結果、スターセンサ
を太陽センサの代用として使用できるため、通常衛星に
不可欠であった太陽センサが不要になって衛星のコスト
を低減できるという効果がある。
As described above, according to the first aspect, an optical system for condensing the light of a star or the sun and a two-dimensional imaging device for converting the light condensed by the optical system into an electric signal are provided. An image input unit having a data processing device that processes a signal output by the two-dimensional image sensor.
An ND filter attached to the image input unit so that the position can be changed by a positioning device is provided. When sunlight reaches the two-dimensional imaging device through the optical system, the ND filter is used as the optical device. It is arranged on the optical path from the system to the two-dimensional image sensor and attenuates the amount of sunlight passing through the optical system so as to have an appropriate exposure amount of the two-dimensional image sensor. When only a star image is formed on the image sensor, the ND filter is removed from the optical path and the light condensed by the optical system is directly formed on the two-dimensional image sensor. An image of the sun is generated on the two-dimensional image sensor in an appropriate exposure state, and the direction of the sun with respect to the satellite can be detected. As a result, the attitude of the satellite can be measured. As a result, since the star sensor can be used as a substitute for the sun sensor, the sun sensor, which is usually indispensable for a satellite, is not required, and there is an effect that the cost of the satellite can be reduced.

【0049】第2の発明によれば、上記画像入力部に位
置決め装置によって位置が可変にできるように取り付け
られたレンズを備え、太陽光が光学系を通して二次元撮
像素子に到達している場合に、NDフィルタに加えて、
上記レンズも光学系から二次元撮像素子に至る光路上に
配置するので、太陽の方向を計測する場合の視野角を拡
大できる。
According to the second aspect of the present invention, the image input unit is provided with a lens attached so that the position can be changed by a positioning device, and when the sunlight reaches the two-dimensional image pickup device through the optical system. , ND filter,
Since the lens is also disposed on the optical path from the optical system to the two-dimensional image pickup device, the viewing angle when measuring the direction of the sun can be increased.

【0050】第3の発明によれば、星の光を集光する光
学系とこの光学系に集光された星像を電気信号に変換し
輝度データとして順次出力する二次元撮像素子を有する
画像入力部と、輝度データを処理するデータ処理装置と
を備えたスターセンサにおいて、上記二次元撮像素子が
出力する輝度データを入力とする、時定数がスターセン
サの計測周期に比べて十分長いローパスフィルタと、こ
のローパスフィルタの出力を記憶する画像メモリとを備
え、上記二次元撮像素子が1個の輝度データを出力する
毎に、この輝度データから対応する画像メモリのデータ
を減算し、その結果を上記データ処理装置の入力とする
ので、各画素の正確な輝度を計測することができる。
According to the third aspect, an image having an optical system for condensing star light and a two-dimensional image pickup device for converting a star image condensed by this optical system into an electric signal and sequentially outputting it as luminance data In a star sensor including an input unit and a data processing device for processing luminance data, a low-pass filter whose luminance constant output by the two-dimensional imaging element is an input, and whose time constant is sufficiently longer than a measurement cycle of the star sensor. And an image memory for storing the output of the low-pass filter. Each time the two-dimensional image sensor outputs one piece of luminance data, the data of the corresponding image memory is subtracted from the luminance data. Since the data is input to the data processing device, accurate luminance of each pixel can be measured.

【0051】第4の発明によれば、星の光を集光する光
学系とこの光学系に集光された星像を電気信号に変換し
輝度データとして順次出力する二次元撮像素子をそれぞ
れ有する複数の画像入力部と、すべての上記画像入力部
の出力を入力し複数の入力の中からいくつかを選択して
出力するマルチプレクサと、このマルチプレクサの出力
を入力し上記画像入力部が搭載された衛星の姿勢を算出
する処理装置と、算出された衛星の姿勢から上記各画像
入力装置で得られる星像を推定し、最も高い精度で上記
衛星の姿勢を計測できると期待される画像入力部を選択
し、上記マルチプレクサに対して上記画像入力部の選択
に関する指令を出力して画像入力部を選択させる入力画
像選択部を備えたので、複数備えた画像入力部を有効に
活用し、計測精度を向上させるとともに、太陽光などが
1個の画像入力部の視野に入るような場合でも、太陽光
の入射を予測し、太陽光が入射する画像入力部を使用し
ないことで安定して計測できる。
According to the fourth aspect of the present invention, there are provided an optical system for condensing star light and a two-dimensional image pickup device for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal and sequentially outputting the electric signal as luminance data. A plurality of image input units, a multiplexer that receives outputs of all the image input units, selects some of the plurality of inputs and outputs the selected inputs, and an output that receives the output of the multiplexer and includes the image input unit. A processing device that calculates the attitude of the satellite, and an image input unit that estimates the star image obtained by each of the image input devices from the calculated attitude of the satellite and is expected to be able to measure the attitude of the satellite with the highest accuracy. An input image selecting unit for selecting and selecting an image input unit by outputting a command relating to the selection of the image input unit to the multiplexer. Improves, even if such sunlight as fall in the field of view of one of the image input unit predicts the incidence of sunlight, the sunlight can be stably measured by not using an image input unit that enters.

【0052】第5の発明によれば、星の光を集光する光
学系とこの光学系に集光された星像を電気信号に変換し
輝度データとして順次出力する二次元撮像素子を有する
画像入力部を複数個備え、それらのうち少なくとも1個
は衛星に対して正確な取り付け姿勢の調整が行われて衛
星に取り付けられた画像入力部Aで、他はスターセンサ
の計測精度に比べて低い精度で衛星に取り付けられた画
像入力部Bであり、同時刻に上記画像入力部Aおよび画
像入力部Bで撮像された画像を入力して衛星の姿勢を算
出する処理装置を備え、上記画像入力部Aと画像入力部
Bのそれぞれの出力を用いて得られた衛星の姿勢の差を
求め、上記画像入力部Bの出力を用いて得られた衛星の
姿勢の出力に上記差を加算することで、上記画像入力部
Bの取り付け姿勢の誤差を修正した衛星の姿勢を得られ
るようにしたので、スターセンサを衛星構体に取り付け
る際の取り付け姿勢の調整が軽減されて衛星開発コスト
を低減できるとともに、打ち上げ時の衝撃などによる取
り付け姿勢のずれも許容できるようになるという効果が
ある。
According to the fifth aspect, an image having an optical system for condensing star light and a two-dimensional image pickup device for converting a star image condensed by this optical system into an electric signal and sequentially outputting it as luminance data A plurality of input units are provided, at least one of which is an image input unit A attached to the satellite after the correct mounting attitude is adjusted with respect to the satellite, and the others are lower than the measurement accuracy of the star sensor. An image input unit B attached to the satellite with high accuracy; and a processing device for inputting images captured by the image input unit A and the image input unit B at the same time and calculating the attitude of the satellite. Calculating a difference between the attitudes of the satellites obtained using the respective outputs of the unit A and the image input unit B, and adding the difference to the output of the satellite attitude obtained using the output of the image input unit B; Then, the mounting posture of the image input unit B Since the satellite's attitude with corrected errors can be obtained, the adjustment of the mounting attitude when mounting the star sensor on the satellite structure is reduced, which can reduce the satellite development cost, and the mounting attitude shift due to impact at launch etc. This also has the effect that it becomes acceptable.

【0053】第6の発明によれば、星の光を集光する光
学系とこの光学系に集光された星像を電気信号に変換す
る二次元撮像素子をそれぞれ有する複数の画像入力部
と、これら各画像入力部が出力する画像をそれぞれ記憶
する複数のメモリと、これら各メモリに記憶された画像
データを処理して上記画像入力部が搭載された衛星の姿
勢を算出し姿勢制御用プロセッサに送る1つのスターセ
ンサ用プロセッサを有する衛星姿勢算出部とを備え、上
記複数の画像入力部の衛星姿勢算出処理を上記1つのス
ターセンサ用プロセッサで行うので、スターセンサ装
置、及び人工衛星全体を小型化、軽量化、低コスト化、
低電力消費化できる。
According to the sixth aspect, an optical system for condensing star light and a plurality of image input units each having a two-dimensional image sensor for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal are provided. A plurality of memories for respectively storing the images output from the respective image input units, and a processor for processing the image data stored in the respective memories to calculate the attitude of the satellite on which the image input units are mounted, and And a satellite attitude calculation unit having one star sensor processor for sending the satellite attitude data to the plurality of image input units. The star attitude calculation process is performed by the one star sensor processor. Smaller, lighter, lower cost,
Low power consumption can be achieved.

【0054】第7の発明によれば、星の光を集光する光
学系とこの光学系に集光された星像を電気信号に変換す
る二次元撮像素子をそれぞれ有する複数の画像入力部
と、これら各画像入力部の画像をそれぞれ記憶する複数
のメモリと、これら各メモリに記憶された画像データを
処理して上記画像入力部が搭載された衛星の姿勢を算出
する1つの姿勢制御用プロセッサからなる衛星姿勢算出
部を備え、上記複数の画像入力部の衛星姿勢算出処理を
上記1つの衛星姿勢制御用プロセッサで行うので、スタ
ーセンサ装置、及び人工衛星全体を小型化、軽量化、低
コスト化、低電力消費化する効果がある。さらに、制御
用アクチュエータの駆動状況、人工衛星の軌道情報等の
姿勢制御用プロセッサが入手可能な情報を、スターセン
サを用いた衛星姿勢算出処理に効率よく利用することが
できるので、衛星姿勢算出の精度を向上させる効果があ
る。
According to the seventh aspect, an optical system for condensing star light and a plurality of image input units each having a two-dimensional image pickup device for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal are provided. A plurality of memories respectively storing the images of the respective image input units, and one attitude control processor for processing the image data stored in the respective memories and calculating the attitude of the satellite equipped with the image input unit Since the satellite attitude calculation processing of the plurality of image input units is performed by the one satellite attitude control processor, the star sensor device and the entire artificial satellite can be reduced in size, weight, and cost. This has the effect of reducing power consumption. Further, information available to the attitude control processor, such as the driving status of the control actuator and the orbit information of the artificial satellite, can be efficiently used for the satellite attitude calculation processing using the star sensor. This has the effect of improving accuracy.

【0055】第8の発明によれば、星の光を集光する光
学系とこの光学系に集光された星像を電気信号に変換し
輝度データとして順次出力する二次元撮像素子をそれぞ
れ有する複数の画像入力部と、これら各画像入力部と接
続されそれぞれの輝度データから星の画素座標をそれぞ
れ算出する複数の星像処理部と、これら星像処理部の処
理結果から上記画像入力部が搭載される衛星の姿勢を算
出する複数の姿勢決定部と、上記各星像処理部の出力を
複数の上記姿勢決定部のすべてまたは複数個に入力し、
これら複数の姿勢決定部で同一の処理を行って得られた
各出力を比較して上記姿勢決定部の正常な系の出力を選
択する正常系判定部とを備えたので、耐故障性を向上さ
せる効果がある。
According to the eighth aspect of the present invention, there are provided an optical system for condensing star light and a two-dimensional image pickup device for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal and sequentially outputting it as luminance data. A plurality of image input units, a plurality of star image processing units connected to each of the image input units and calculating the pixel coordinates of the star from the respective luminance data, and the image input unit based on the processing results of these star image processing units A plurality of attitude determination units that calculate the attitude of the satellite to be mounted, and input the output of each of the star image processing units to all or a plurality of the attitude determination units,
A normal system determination unit that compares the respective outputs obtained by performing the same processing in the plurality of posture determination units and selects a normal system output of the posture determination unit is provided, thereby improving fault tolerance. effective.

【0056】第9の発明によれば、星の光を集光する光
学系とこの光学系に集光された星像を電気信号に変換し
輝度データとして順次出力する二次元撮像素子をそれぞ
れ有する複数の画像入力部と、これら各画像入力部と接
続されそれぞれの輝度データから星の画素座標をそれぞ
れ算出する複数の星像処理部と、これら星像処理部の処
理結果から上記画像入力部が搭載される人工衛星の姿勢
を算出する複数の姿勢決定部と、これら各姿勢決定部と
1対1に対応して接続されその姿勢情報から姿勢制御用
アクチュエータへの駆動指令信号をそれぞれ生成する複
数の制御演算部と、上記各星像処理部の出力を複数の上
記姿勢決定部のすべてまたは複数個に入力し、これら複
数の姿勢決定部と上記各制御演算部でそれぞれ同一の処
理を行って得られた上記各制御演算部の出力を比較して
上記姿勢決定部と上記制御演算部の正常な系の出力を選
択する正常系判定部とを備えたので、耐故障性を向上さ
せる効果がある。
According to the ninth aspect of the present invention, there are provided an optical system for condensing star light and a two-dimensional image pickup device for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal and sequentially outputting the electric signal as luminance data. A plurality of image input units, a plurality of star image processing units connected to each of the image input units and calculating the pixel coordinates of the star from the respective luminance data, and the image input unit based on the processing results of these star image processing units A plurality of attitude determination units for calculating the attitude of the onboard artificial satellite; and a plurality of attitude determination units connected in a one-to-one correspondence with each of the attitude determination units to generate a drive command signal to the attitude control actuator from the attitude information. And the output of each of the star image processing units is input to all or a plurality of the attitude determining units, and the plurality of attitude determining units and the control arithmetic units perform the same processing. Obtained Since a normal-determination unit for comparing an output of the respective control arithmetic unit selects the output of the normal system of the posture determination unit and the control arithmetic unit, the effect of improving the fault tolerance.

【0057】第10の発明によれば、星の光を集光する
光学系とこの光学系に集光された星像を電気信号に変換
し輝度データとして順次出力する二次元撮像素子をそれ
ぞれ有する複数の画像入力部と、これら各画像入力部と
接続されそれぞれの輝度データから星の画素座標をそれ
ぞれ算出する複数の星像処理部と、これら各星像処理部
と1対1に対応して接続されその処理結果から上記画像
入力部が搭載される人工衛星の姿勢を算出する複数の姿
勢決定部と、これら姿勢決定部の姿勢情報から姿勢制御
用アクチュエータへの駆動指令信号をそれぞれ生成する
複数の制御演算部と、上記各姿勢決定部の出力を複数の
上記制御演算部のすべてまたは複数個に入力し、これら
複数の各制御演算部でそれぞれ同一の処理を行って得ら
れた出力を比較して上記制御演算部の正常な系の出力を
選択する正常系判定部とを備えたので、耐故障性を向上
させる効果がある。
According to the tenth aspect, there are provided an optical system for condensing star light and a two-dimensional image pickup device for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal and sequentially outputting the electric signal as luminance data. A plurality of image input units, a plurality of star image processing units connected to the image input units and calculating the pixel coordinates of the stars from the respective luminance data, and a one-to-one correspondence with the star image processing units. A plurality of attitude determination units that calculate the attitude of the satellite on which the image input unit is mounted from the processing results and a plurality of attitude determination units that generate drive command signals to the attitude control actuator from the attitude information of these attitude determination units; And the outputs of the attitude determining units are input to all or a plurality of the control arithmetic units, and the outputs obtained by performing the same processing in each of the plurality of control arithmetic units are compared. I Since a normal-judging unit for selecting the output of the normal system of the control computation unit, the effect of improving the fault tolerance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1によるスターセンサの
要部の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of a star sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態2によるスターセンサの
構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a star sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態2に係わる暗時出力の更
新方法を説明するフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of updating a dark output according to Embodiment 2 of the present invention;

【図4】 本発明の実施の形態3によるスターセンサを
説明するブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a star sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態4によるスターセンサを
説明するブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a star sensor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態5によるスターセンサを
説明するブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a star sensor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態6によるスターセンサを
説明するブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a star sensor according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施の形態7によるスターセンサを
説明するブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a star sensor according to a seventh embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施の形態8による人工衛星用姿勢
制御装置を説明するブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram illustrating an attitude control device for an artificial satellite according to an eighth embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施の形態9による人工衛星用姿
勢制御装置を説明するブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram illustrating an attitude control device for an artificial satellite according to a ninth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 画像入力部、 101A 正確に取り付け姿勢
が調整された画像入力部、 101B 正確な取り付け
姿勢の調整を行っていない画像入力部、 102,20
2 光学系、 103 NDフィルタ、 104 視野
角拡大用レンズ、 105,203 二次元撮像素子、
106二次元撮像素子制御回路、 107 フィルタ
位置決め機構、 110 A/D変換部、 111 減
算部、112 画像メモリ、 113 衛星姿勢算出
部、 114 暗時出力データ更新部、 115 暗時
出力記憶部、 121 入力画像予測部、 122 マ
ルチプレクサ、 131 アライメント誤差算出部、
132 アライメント誤差補正部、 201 測定対象
の天体、 204 A/D変換器、 205 同期回
路、 206 画像メモリ、 207 アドレス発生回
路、 208 スターセンサ専用プロセッサ、 209
姿勢制御用プロセッサ、 210 スターセンサヘッ
ド部、 211 星像処理部、 212 姿勢決定部、
213 正常系選択部、 214 制御演算部、 2
15 制御用アクチュエータ。
Reference numeral 101: an image input unit, 101A: an image input unit in which the mounting posture is accurately adjusted, 101B: an image input unit in which the mounting posture is not accurately adjusted, 102, 20
2 optical system, 103 ND filter, 104 lens for expanding viewing angle, 105, 203 two-dimensional image sensor,
106 two-dimensional image sensor control circuit, 107 filter positioning mechanism, 110 A / D conversion unit, 111 subtraction unit, 112 image memory, 113 satellite attitude calculation unit, 114 dark output data update unit, 115 dark output storage unit, 121 Input image predictor, 122 multiplexer, 131 alignment error calculator,
132 alignment error correction unit, 201 celestial body to be measured, 204 A / D converter, 205 synchronization circuit, 206 image memory, 207 address generation circuit, 208 dedicated processor for star sensor, 209
Attitude control processor, 210 star sensor head unit, 211 star image processing unit, 212 attitude determination unit,
213 normal system selection unit, 214 control operation unit, 2
15 Control actuator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G01J 1/44 G01J 1/44 E ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G01J 1/44 G01J 1/44 E

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 星や太陽の光を集光する光学系とこの光
学系によって集光された光を電気信号に変換する二次元
撮像素子を有する画像入力部と、上記二次元撮像素子が
出力する信号を処理するデータ処理装置を備えたスター
センサにおいて、位置決め装置によって位置が可変にで
きるように取り付けられたNDフィルタを上記画像入力
部に備え、太陽光が上記光学系を通して上記二次元撮像
素子に到達している場合には、上記NDフィルタを上記
光学系から上記二次元撮像素子に至る光路上に配置して
上記光学系を通過した太陽光の光量を上記二次元撮像素
子の適切な露光量になるように減衰させ、太陽光が無く
上記二次元撮像素子上に星像のみが結像している場合に
は、上記NDフィルタを上記光路上から取り除いて上記
光学系で集光された光を上記二次元撮像素子上に直接結
像させることを特徴とするスターセンサ。
1. An image input unit having an optical system for condensing light of a star or the sun, a two-dimensional image sensor for converting light condensed by the optical system into an electric signal, and an output device for the two-dimensional image sensor. A star sensor provided with a data processing device for processing a signal to be processed, wherein the image input unit is provided with an ND filter attached so that the position can be changed by a positioning device, and the two-dimensional imaging device receives sunlight through the optical system. When the light reaches the optical system, the ND filter is arranged on the optical path from the optical system to the two-dimensional image sensor, and the amount of sunlight passing through the optical system is appropriately exposed to the two-dimensional image sensor. In the case where only the star image is formed on the two-dimensional image sensor without sunlight, the ND filter is removed from the optical path and collected by the optical system. A star sensor, which forms an image of light directly on the two-dimensional image sensor.
【請求項2】 上記請求項1記載の画像入力部に位置決
め装置によって位置が可変にできるように取り付けられ
たレンズを備え、太陽光が光学系を通して二次元撮像素
子に到達している場合に、NDフィルタに加えて、上記
レンズも光学系から二次元撮像素子に至る光路上に配置
することを特徴とする請求項1記載のスターセンサ。
2. The image input unit according to claim 1, further comprising a lens attached to the image input unit so that the position can be changed by a positioning device, wherein when the sunlight reaches the two-dimensional image sensor through an optical system, 2. The star sensor according to claim 1, wherein, in addition to the ND filter, the lens is disposed on an optical path from the optical system to the two-dimensional image sensor.
【請求項3】 星の光を集光する光学系とこの光学系に
集光された星像を電気信号に変換し輝度データとして順
次出力する二次元撮像素子を有する画像入力部と、輝度
データを処理するデータ処理装置とを備えたスターセン
サにおいて、上記二次元撮像素子が出力する輝度データ
を入力とする、時定数がスターセンサの計測周期に比べ
て十分長いローパスフィルタと、このローパスフィルタ
の出力を記憶する画像メモリとを備え、上記二次元撮像
素子が1個の輝度データを出力する毎に、この輝度デー
タから対応する画像メモリのデータを減算し、その結果
を上記データ処理装置の入力とすることを特徴とするス
ターセンサ。
3. An image input unit having an optical system for condensing star light, a two-dimensional imaging device for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal and sequentially outputting the electric signal as luminance data, A low-pass filter that receives the luminance data output by the two-dimensional image sensor and has a time constant that is sufficiently long as compared with the measurement cycle of the star sensor. And an image memory for storing an output. Each time the two-dimensional image sensor outputs one piece of luminance data, the data of the corresponding image memory is subtracted from the luminance data, and the result is input to the data processing device. A star sensor, characterized in that:
【請求項4】 星の光を集光する光学系とこの光学系に
集光された星像を電気信号に変換し輝度データとして順
次出力する二次元撮像素子をそれぞれ有する複数の画像
入力部と、すべての上記画像入力部の出力を入力し複数
の入力の中からいくつかを選択して出力するマルチプレ
クサと、このマルチプレクサの出力を入力し上記画像入
力部が搭載された衛星の姿勢を算出する処理装置と、算
出された衛星の姿勢から上記各画像入力装置で得られる
星像を推定し、最も高い精度で上記衛星の姿勢を計測で
きると期待される画像入力部を選択し、上記マルチプレ
クサに対して上記画像入力部の選択に関する指令を出力
して画像入力部を選択させる入力画像選択部を備えたこ
とを特徴とするスターセンサ。
4. A plurality of image input units each having an optical system for condensing star light, and a two-dimensional image sensor for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal and sequentially outputting the electric signal as luminance data. A multiplexer for inputting the outputs of all the image input units and selecting and outputting some of the plurality of inputs, and calculating the attitude of a satellite equipped with the image input units by inputting the outputs of the multiplexers A processing device and a star image obtained by each of the image input devices are estimated from the calculated attitude of the satellite, and an image input unit expected to be able to measure the attitude of the satellite with the highest accuracy is selected. A star sensor, comprising: an input image selecting unit that outputs a command regarding the selection of the image input unit and selects the image input unit.
【請求項5】 星の光を集光する光学系とこの光学系に
集光された星像を電気信号に変換し輝度データとして順
次出力する二次元撮像素子を有する画像入力部を複数個
備え、それらのうち少なくとも1個は衛星に対して正確
な取り付け姿勢の調整が行われて衛星に取り付けられた
画像入力部Aで、他はスターセンサの計測精度に比べて
低い精度で衛星に取り付けられた画像入力部Bであり、
同時刻に上記画像入力部Aおよび画像入力部Bで撮像さ
れた画像を入力して衛星の姿勢を算出する処理装置を備
え、上記画像入力部Aと画像入力部Bのそれぞれの出力
を用いて得られた衛星の姿勢の差を求め、上記画像入力
部Bの出力を用いて得られた衛星の姿勢の出力に上記差
を加算することで、上記画像入力部Bの取り付け姿勢の
誤差を修正した衛星の姿勢を得られるようにしたことを
特徴とするスターセンサ。
5. An optical system for condensing star light and a plurality of image input units each having a two-dimensional image pickup device for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal and sequentially outputting the electric signal as luminance data. At least one of them is an image input unit A mounted on the satellite after the correct mounting attitude is adjusted with respect to the satellite, and the other is mounted on the satellite with lower accuracy than the measurement accuracy of the star sensor. Image input unit B,
At the same time, there is provided a processing unit for inputting the images captured by the image input unit A and the image input unit B and calculating the attitude of the satellite, and using the respective outputs of the image input unit A and the image input unit B The difference between the obtained attitude of the satellite is obtained, and the difference is added to the output of the attitude of the satellite obtained using the output of the image input unit B, thereby correcting the error in the mounting attitude of the image input unit B. A star sensor characterized in that it can obtain the attitude of a satellite that has been set.
【請求項6】 星の光を集光する光学系とこの光学系に
集光された星像を電気信号に変換する二次元撮像素子を
それぞれ有する複数の画像入力部と、これら各画像入力
部が出力する画像をそれぞれ記憶する複数のメモリと、
これら各メモリに記憶された画像データを処理して上記
画像入力部が搭載された衛星の姿勢を算出し姿勢制御用
プロセッサに送る1つのスターセンサ用プロセッサを有
する衛星姿勢算出部とを備え、上記複数の画像入力部の
衛星姿勢算出処理を上記1つのスターセンサ用プロセッ
サで行うことを特徴とするスターセンサ。
6. A plurality of image input units each having an optical system for condensing star light, a two-dimensional imaging device for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal, and each of these image input units A plurality of memories each storing an image output by
A satellite attitude calculation unit having one star sensor processor that processes the image data stored in each of these memories to calculate the attitude of the satellite equipped with the image input unit and sends it to an attitude control processor. A star sensor, wherein the satellite attitude calculation processing of a plurality of image input units is performed by the one star sensor processor.
【請求項7】 星の光を集光する光学系とこの光学系に
集光された星像を電気信号に変換する二次元撮像素子を
それぞれ有する複数の画像入力部と、これら各画像入力
部の画像をそれぞれ記憶する複数のメモリと、これら各
メモリに記憶された画像データを処理して上記画像入力
部が搭載された衛星の姿勢を算出する1つの姿勢制御用
プロセッサからなる衛星姿勢算出部を備え、上記複数の
画像入力部の衛星姿勢算出処理を上記1つの衛星姿勢制
御用プロセッサで行うことを特徴とするスターセンサ。
7. A plurality of image input units each having an optical system for condensing star light, a two-dimensional image pickup device for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal, and each of these image input units And a plurality of memories for respectively storing images of the above, and a satellite attitude calculation unit comprising one attitude control processor for processing image data stored in each of the memories and calculating an attitude of a satellite equipped with the image input unit. Wherein the satellite attitude calculation processing of the plurality of image input units is performed by the one satellite attitude control processor.
【請求項8】 星の光を集光する光学系とこの光学系に
集光された星像を電気信号に変換し輝度データとして順
次出力する二次元撮像素子をそれぞれ有する複数の画像
入力部と、これら各画像入力部と接続されそれぞれの輝
度データから星の画素座標をそれぞれ算出する複数の星
像処理部と、これら星像処理部の処理結果から上記画像
入力部が搭載される衛星の姿勢を算出する複数の姿勢決
定部と、上記各星像処理部の出力を複数の上記姿勢決定
部のすべてまたは複数個に入力し、これら複数の姿勢決
定部で同一の処理を行って得られた各出力を比較して上
記姿勢決定部の正常な系の出力を選択する正常系判定部
とを備えたことを特徴とするスターセンサ。
8. A plurality of image input units each having an optical system for condensing star light and a two-dimensional image sensor for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal and sequentially outputting the electric signal as luminance data. A plurality of star image processing units connected to each of the image input units to calculate the pixel coordinates of the star from the respective luminance data, and the attitude of the satellite on which the image input unit is mounted based on the processing results of these star image processing units Are obtained by inputting the output of each of the star image processing units to all or a plurality of the plurality of attitude determination units, and performing the same processing in the plurality of attitude determination units. A star sensor comprising: a normal system determination unit that compares each output and selects a normal system output of the posture determination unit.
【請求項9】 星の光を集光する光学系とこの光学系に
集光された星像を電気信号に変換し輝度データとして順
次出力する二次元撮像素子をそれぞれ有する複数の画像
入力部と、これら各画像入力部と接続されそれぞれの輝
度データから星の画素座標をそれぞれ算出する複数の星
像処理部と、これら星像処理部の処理結果から上記画像
入力部が搭載される人工衛星の姿勢を算出する複数の姿
勢決定部と、これら各姿勢決定部と1対1に対応して接
続されその姿勢情報から姿勢制御用アクチュエータへの
駆動指令信号をそれぞれ生成する複数の制御演算部と、
上記各星像処理部の出力を複数の上記姿勢決定部のすべ
てまたは複数個に入力し、これら複数の姿勢決定部と上
記各制御演算部でそれぞれ同一の処理を行って得られた
上記各制御演算部の出力を比較して上記姿勢決定部と上
記制御演算部の正常な系の出力を選択する正常系判定部
とを備えたことを特徴とする人工衛星用姿勢制御装置。
9. A plurality of image input units each including an optical system for condensing star light, and a two-dimensional image sensor for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal and sequentially outputting the electric signal as luminance data. A plurality of star image processing units connected to each of the image input units and calculating the pixel coordinates of the star from the respective luminance data, and a satellite equipped with the image input unit based on the processing results of these star image processing units. A plurality of posture determination units for calculating the posture, a plurality of control calculation units connected in a one-to-one correspondence with each of the posture determination units, and each of which generates a drive command signal to the posture control actuator from the posture information;
The output of each of the star image processing units is input to all or a plurality of the plurality of attitude determination units, and the plurality of control units obtained by performing the same processing in each of the plurality of attitude determination units and the control calculation units. An attitude control device for an artificial satellite, comprising: an attitude determination section that compares outputs of an arithmetic section and a normal system determination section that selects a normal system output of the control arithmetic section.
【請求項10】 星の光を集光する光学系とこの光学系
に集光された星像を電気信号に変換し輝度データとして
順次出力する二次元撮像素子をそれぞれ有する複数の画
像入力部と、これら各画像入力部と接続されそれぞれの
輝度データから星の画素座標をそれぞれ算出する複数の
星像処理部と、これら各星像処理部と1対1に対応して
接続されその処理結果から上記画像入力部が搭載される
人工衛星の姿勢を算出する複数の姿勢決定部と、これら
姿勢決定部の姿勢情報から姿勢制御用アクチュエータへ
の駆動指令信号をそれぞれ生成する複数の制御演算部
と、上記各姿勢決定部の出力を複数の上記制御演算部の
すべてまたは複数個に入力し、これら複数の各制御演算
部でそれぞれ同一の処理を行って得られた出力を比較し
て上記制御演算部の正常な系の出力を選択する正常系判
定部とを備えたことを特徴とする人工衛星用姿勢制御装
置。
10. A plurality of image input units each having an optical system for condensing star light, and a two-dimensional image pickup device for converting a star image condensed by the optical system into an electric signal and sequentially outputting the electric signal as luminance data. A plurality of star image processing units connected to each of the image input units to calculate the pixel coordinates of the star from the respective luminance data, and connected in a one-to-one correspondence with each of the star image processing units, A plurality of attitude determination units that calculate the attitude of the satellite on which the image input unit is mounted, and a plurality of control calculation units that respectively generate drive command signals to the attitude control actuator from the attitude information of these attitude determination units, The output of each of the attitude determining units is input to all or a plurality of the control arithmetic units, and the outputs obtained by performing the same processing in each of the plurality of control arithmetic units are compared to each other. Positive An attitude control device for an artificial satellite, comprising: a normal system determination unit that selects an output of a normal system.
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