JPS63241415A - スタ−センサ - Google Patents
スタ−センサInfo
- Publication number
- JPS63241415A JPS63241415A JP62076684A JP7668487A JPS63241415A JP S63241415 A JPS63241415 A JP S63241415A JP 62076684 A JP62076684 A JP 62076684A JP 7668487 A JP7668487 A JP 7668487A JP S63241415 A JPS63241415 A JP S63241415A
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- JP
- Japan
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- star
- ccd
- sensor
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Links
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 235000019892 Stellar Nutrition 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/785—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system
- G01S3/786—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically
- G01S3/7867—Star trackers
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
この発明は、人工衛星の姿勢制御及び姿勢の計測のため
、センサの光軸方向とセンサ視野内にある恒星とのなす
角度を検出するために用いられるスターセンサに関する
。
、センサの光軸方向とセンサ視野内にある恒星とのなす
角度を検出するために用いられるスターセンサに関する
。
（従来の技術）
従来、あるいは現在開発中のスタートラッカは一般に第
３図に示すように構成されている。すなわち、センサ視
野内にある恒星は、光学系１１を通って検出器１２上に
結像される。この検出器１２で検出された光強度信号は
プリアンプＩ３を介して信号処理回路１４に送られ、こ
の信号処理によって所定の恒星の強度及び検出時刻を求
め、ここから恒星の方位角を算出するようになっている
。
３図に示すように構成されている。すなわち、センサ視
野内にある恒星は、光学系１１を通って検出器１２上に
結像される。この検出器１２で検出された光強度信号は
プリアンプＩ３を介して信号処理回路１４に送られ、こ
の信号処理によって所定の恒星の強度及び検出時刻を求
め、ここから恒星の方位角を算出するようになっている
。
上記検出器１２としては、従来イメージディセクタを使
用していたが、撮像管であるため、形状、重量等に大き
く、高圧電源を必要とし、信頼性も低い等の欠点がある
。したがって、現在では固体撮像デバイスであるＣＣＤ
エリアセンサを使用する方向にある。この場合、第３図
に示すように、ＣＣＤエリアセンサはＣＣＤ駆動回路１
５によって動作制御される。
用していたが、撮像管であるため、形状、重量等に大き
く、高圧電源を必要とし、信頼性も低い等の欠点がある
。したがって、現在では固体撮像デバイスであるＣＣＤ
エリアセンサを使用する方向にある。この場合、第３図
に示すように、ＣＣＤエリアセンサはＣＣＤ駆動回路１
５によって動作制御される。
上記検出器１２上に結像された恒星の像はデフォーカス
され、第４図に示すようなガウス分布の強度分布を有す
る円像となる。ここで、ＣＣＤの各画素からの出力信号
の分布は第５図に示すようになり、恒星の像の中心座標
（ｘｃ、ｙｃ）は次の重心計算から高精度に求めること
ができる。
され、第４図に示すようなガウス分布の強度分布を有す
る円像となる。ここで、ＣＣＤの各画素からの出力信号
の分布は第５図に示すようになり、恒星の像の中心座標
（ｘｃ、ｙｃ）は次の重心計算から高精度に求めること
ができる。
ここで、Ｉ ｔ、ｊは画素（ｉ、ｊ）の信号出力を示す
。恒星の像の中心位置は、センサ光軸と恒星とのなす角
を示し、これにより恒星が天空上のどの恒星かを同定す
ることができ、衛星の姿勢を測定することができる。
。恒星の像の中心位置は、センサ光軸と恒星とのなす角
を示し、これにより恒星が天空上のどの恒星かを同定す
ることができ、衛星の姿勢を測定することができる。
上記のようなスタートラッカの運用モードは以下の３モ
ードに大別される。
ードに大別される。
（１）フルサーチモード：ＣＣＤの全画面をサーチし、
明るい恒星を捜す。
明るい恒星を捜す。
（２）部分サーチモード：特定のエリアをサーチし、エ
リア内の恒星を捕らえる。
リア内の恒星を捕らえる。
（３）トラッキングモード：（１）または（２）のサー
チにより検出した恒星の中から、１つまたは複数個の恒
星を選別し、その像の中心座標を出力する。このように
、スタートラッカは狭い視野内で選別した恒星を捕捉し
、その位置を求める性格を存するから、衛星が軌道上で
スピン運動を行なわない三軸姿勢制御衛星に用いられる
。
チにより検出した恒星の中から、１つまたは複数個の恒
星を選別し、その像の中心座標を出力する。このように
、スタートラッカは狭い視野内で選別した恒星を捕捉し
、その位置を求める性格を存するから、衛星が軌道上で
スピン運動を行なわない三軸姿勢制御衛星に用いられる
。
このスタートラッカの運用上の問題は、衛星の姿勢を初
期捕捉する際、スタートラッカで観測した星の情報と星
のカタログとを比較し、観測した星の同定を行なう作業
である。星の同定には、一般には観測した星の中から２
個または３個の星を選び、それぞれの星の離す角度、す
なわち離角を求め、予め星のカタログ中にある離角情報
と比較し、一致する星を捜すアングラ−・セパレーショ
ン・マツチ法が用いられる。しかし、星を同定するまで
に要する処理時間が長くかかる他、センサ視野方向によ
っては同定ができない場合もある。
期捕捉する際、スタートラッカで観測した星の情報と星
のカタログとを比較し、観測した星の同定を行なう作業
である。星の同定には、一般には観測した星の中から２
個または３個の星を選び、それぞれの星の離す角度、す
なわち離角を求め、予め星のカタログ中にある離角情報
と比較し、一致する星を捜すアングラ−・セパレーショ
ン・マツチ法が用いられる。しかし、星を同定するまで
に要する処理時間が長くかかる他、センサ視野方向によ
っては同定ができない場合もある。
これに対し、衛星をある１軸方向に回転させ、センサ視
野幅で第６図（ａ）に示すようにベルト状に走査すると
、衛星１回転でそれぞれの星の仰角と方位角が第６図（
ｂ）に示すように求めることができるので、これを星の
カタログと対比することによって、衛星の初期姿勢を捕
捉することができる。これはスタースキャナを用いた姿
勢検出法と同一である。この方法を用いると同定は容易
になるが、初期捕捉用にスタースキャナを搭載するか、
スタートラッカをスタースキャナとして使用する必要が
ある。
野幅で第６図（ａ）に示すようにベルト状に走査すると
、衛星１回転でそれぞれの星の仰角と方位角が第６図（
ｂ）に示すように求めることができるので、これを星の
カタログと対比することによって、衛星の初期姿勢を捕
捉することができる。これはスタースキャナを用いた姿
勢検出法と同一である。この方法を用いると同定は容易
になるが、初期捕捉用にスタースキャナを搭載するか、
スタートラッカをスタースキャナとして使用する必要が
ある。
前者は衛星全体の重量増加を招く欠点がある。
後者は、従来のスタートラッカがＣＣＤ１画面分の画素
情報を読み出す時間と強度の弱い星光を蓄積するのに要
する時間とから信号処理に時間がかかるので、衛星の回
転速度が速いと星像の流れが生じ、星の検出は不可能と
なる。また、星像の流れを押えようとすると、衛星の回
転レートを非常に遅くしなければならず、初期捕捉のた
めに長時間を要するという欠点がある。したがって、従
来のスタートラッカをそのままスタースキャナに流用す
ることはできない。
情報を読み出す時間と強度の弱い星光を蓄積するのに要
する時間とから信号処理に時間がかかるので、衛星の回
転速度が速いと星像の流れが生じ、星の検出は不可能と
なる。また、星像の流れを押えようとすると、衛星の回
転レートを非常に遅くしなければならず、初期捕捉のた
めに長時間を要するという欠点がある。したがって、従
来のスタートラッカをそのままスタースキャナに流用す
ることはできない。
（発明が解決しようとする問題点）
以上述べたように、従来のスタートラッカでは、衛星の
姿勢を初期捕捉する際、スタースキャナとして使用する
ことができなかった。
姿勢を初期捕捉する際、スタースキャナとして使用する
ことができなかった。
この発明は上記問題を解決するためになされたもので、
スタートラッカを容易にスタースキャナとして流用する
ことができ、衛星姿勢の初期捕捉時に恒星の同定を容易
に行なうことのできるスターセンサを提供することを目
的とする。
スタートラッカを容易にスタースキャナとして流用する
ことができ、衛星姿勢の初期捕捉時に恒星の同定を容易
に行なうことのできるスターセンサを提供することを目
的とする。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成するためにこの発明に係るスターセンサ
は、スピン衛星に搭載され、複数の垂直ＣＣＤレジスタ
に対して各垂直ＣＣＤレジスタの転送出力を各転送段に
入力する水平ＣＣＤレジスタを宵し、スピン軸方向と水
平ＣＣＤ転送方向を一致させ星像の移動方向と垂直ＣＣ
Ｄ転送方向を一致させたＣＣＤエリアセンサを有し、光
学系により恒星の像をＣＣＤエリアセンサの受光面に結
像させ、このＣＣＤエリアセンサの出力信号から恒星の
位置を二次元のアドレス情報として検出するスタートラ
ッカとしての機能を有するものにおいて、前記水平ＣＣ
Ｄレジスタの各転送段に前記複数の垂直ＣＣＤレジスタ
の結像される星像のサイズに相当する画素骨の電荷を加
算入力した後、該水平ＣＣＤレジスタの１ライン読出し
を行なうように前記ＣＣＤエリアセンサを駆動し、リニ
アセンサとして用いるようにして構成される。
は、スピン衛星に搭載され、複数の垂直ＣＣＤレジスタ
に対して各垂直ＣＣＤレジスタの転送出力を各転送段に
入力する水平ＣＣＤレジスタを宵し、スピン軸方向と水
平ＣＣＤ転送方向を一致させ星像の移動方向と垂直ＣＣ
Ｄ転送方向を一致させたＣＣＤエリアセンサを有し、光
学系により恒星の像をＣＣＤエリアセンサの受光面に結
像させ、このＣＣＤエリアセンサの出力信号から恒星の
位置を二次元のアドレス情報として検出するスタートラ
ッカとしての機能を有するものにおいて、前記水平ＣＣ
Ｄレジスタの各転送段に前記複数の垂直ＣＣＤレジスタ
の結像される星像のサイズに相当する画素骨の電荷を加
算入力した後、該水平ＣＣＤレジスタの１ライン読出し
を行なうように前記ＣＣＤエリアセンサを駆動し、リニ
アセンサとして用いるようにして構成される。
（作用）
上記構成によるスターセンサは、星像のサイズに相当す
る幅の画素骨の情報だけを読み出しているので、星像の
移動方向のセンサ視野が狭くなり、これによって方位角
の検出分解能が向上する。
る幅の画素骨の情報だけを読み出しているので、星像の
移動方向のセンサ視野が狭くなり、これによって方位角
の検出分解能が向上する。
また、垂直方向の画素信号を全て加算して１水平ライン
の読出しとするので、これから仰角情報を求めることが
できる。この場合、必要としない画素骨の情報は読み出
されないため、読出しに要する時間を大幅に削減するこ
とができる。
の読出しとするので、これから仰角情報を求めることが
できる。この場合、必要としない画素骨の情報は読み出
されないため、読出しに要する時間を大幅に削減するこ
とができる。
（実施例）
以下、第１図及び第２図を参照してこの発明の一実施例
を説明する。但し、このスターセンサの主要構成は第３
図の構成と同一であるので、ここではその説明を省略し
、その特徴となるＣＣＤエリアセンサ部分について述べ
る。
を説明する。但し、このスターセンサの主要構成は第３
図の構成と同一であるので、ここではその説明を省略し
、その特徴となるＣＣＤエリアセンサ部分について述べ
る。
第１図はその構成を示すもので、このＣＣＤエリアセン
サは複数の垂直ＣＣＤレジスタ２■１゜２１２、・・・
をエリア内に平行して配置させ、各垂直ＣＣＤレジスタ
２１１ 、２１２ 、・・・の転送出力をそれぞれ水平
ＣＣＤレジスタ２２の対応する転送段に入力するように
し、それぞれ水平ＣＣＤ転送方向が衛星のスピン軸方向
に一致するように配置したものである。これにより星像
の移動する方向と垂直ＣＣＤ転送方向とは図に示すよう
に一致する。星像サイズは３画素または４画素にまたが
るようにデフォーカスさせる。以上の構成は従来のスタ
ートラッカの場合と同一であるので、従来と同様にＣＣ
Ｄエリアセンサを駆動すればスタートラッカとして用い
ることができる。
サは複数の垂直ＣＣＤレジスタ２■１゜２１２、・・・
をエリア内に平行して配置させ、各垂直ＣＣＤレジスタ
２１１ 、２１２ 、・・・の転送出力をそれぞれ水平
ＣＣＤレジスタ２２の対応する転送段に入力するように
し、それぞれ水平ＣＣＤ転送方向が衛星のスピン軸方向
に一致するように配置したものである。これにより星像
の移動する方向と垂直ＣＣＤ転送方向とは図に示すよう
に一致する。星像サイズは３画素または４画素にまたが
るようにデフォーカスさせる。以上の構成は従来のスタ
ートラッカの場合と同一であるので、従来と同様にＣＣ
Ｄエリアセンサを駆動すればスタートラッカとして用い
ることができる。
上記ＣＣＤエリアセンサを用いて、スタースキャナとし
て機能させる場合について説明する。
て機能させる場合について説明する。
まず、ＣＣＤエリアセンサの駆動方法を以下のように切
換える。すなわち、この駆動方法は通常のカメラ等で使
用する方法とは異なり、垂直ＣＣＤレジスタ２１１ 、
２１２ 、・・・の星像サイズに相当する３画素または
４画素分（図では点線内の４画素分）だけを水平ＣＣＤ
レジスタ２２の各転送段に加算入力し、１水平ラインの
読出しで出力する。
換える。すなわち、この駆動方法は通常のカメラ等で使
用する方法とは異なり、垂直ＣＣＤレジスタ２１１ 、
２１２ 、・・・の星像サイズに相当する３画素または
４画素分（図では点線内の４画素分）だけを水平ＣＣＤ
レジスタ２２の各転送段に加算入力し、１水平ラインの
読出しで出力する。
これによって見かけ上３画素または４画素の幅を有する
ＣＣＤラインセンサとして動作する。その他のデータの
読出しは行なわず、次の読出しサイクルに移り、他の画
素についてはスタースキャナとして使用する際にはその
データを使用しない。
ＣＣＤラインセンサとして動作する。その他のデータの
読出しは行なわず、次の読出しサイクルに移り、他の画
素についてはスタースキャナとして使用する際にはその
データを使用しない。
このとき、水平ＣＣＤレジスタ２２の転送出力データは
例えば第２図に示すようになり、光強度は４画素前後（
図ではｎ−１＝ｎ＋３ ）にまたがって分布される。こ
のデータにおいて、中心位置ｎ＋１は星の仰角を示して
おり、その検出時刻から方位角を求めることができる。
例えば第２図に示すようになり、光強度は４画素前後（
図ではｎ−１＝ｎ＋３ ）にまたがって分布される。こ
のデータにおいて、中心位置ｎ＋１は星の仰角を示して
おり、その検出時刻から方位角を求めることができる。
尚、衛星のスピンレートは、対象とする星の明るさによ
って決定されるＣＣＤの蓄積時間に応じて設定する。
って決定されるＣＣＤの蓄積時間に応じて設定する。
上記ＣＣＤエリアセンサの駆動方法によれば、星像のサ
イズに相当する幅の画素骨の情報だけを読み出すので、
ＣＣＤデータの処理時間を従来方法に比べて大幅に短縮
することができる。例えば、ＣＣＤエリアセンサとして
（垂直画素数５００ ） Ｘ（水平画素数４００）の画
素を有するものを考えると、垂直画素が３または４画素
ライン分に相当するものであるから、信号処理時間は３
／ ５００または４／ ５００に短縮することができる
。
イズに相当する幅の画素骨の情報だけを読み出すので、
ＣＣＤデータの処理時間を従来方法に比べて大幅に短縮
することができる。例えば、ＣＣＤエリアセンサとして
（垂直画素数５００ ） Ｘ（水平画素数４００）の画
素を有するものを考えると、垂直画素が３または４画素
ライン分に相当するものであるから、信号処理時間は３
／ ５００または４／ ５００に短縮することができる
。
したがって、上記構成によるスターセンサは、従来のス
タートラッカを容易にスタースキャナとして機能させる
ことができるので、衛星の姿勢を初期捕捉する際におい
ても容易に恒星の同定を行なうことができる。
タートラッカを容易にスタースキャナとして機能させる
ことができるので、衛星の姿勢を初期捕捉する際におい
ても容易に恒星の同定を行なうことができる。
［発明の効果］
以上のようにこの発明によれば、スタートラッカを容易
にスタースキャナとして流用することができ、衛星姿勢
の初期捕捉時に恒星の同定を容易に行なうことのできる
スターセンサを提供することができる。
にスタースキャナとして流用することができ、衛星姿勢
の初期捕捉時に恒星の同定を容易に行なうことのできる
スターセンサを提供することができる。
第１図はこの発明に係るスターセンサの一実施例を示す
要部構成図、第２図は同実施例の動作を説明するための
出力波形図、第３図はスタートラッカの構成を示す構成
図、第４図及び第５図はそれぞれ第３図のスタートラッ
カに用いられるＣＣＤエリアセンサの動作を説明するた
めの図、第６図はスタースキャナの動作を説明するため
の図である。 １１・・・光学系、１２・・・検出器（ＣＣＤエリアセ
ンサ）、１３・・・プリアンプ、１４・・・信号処理回
路、１５・・・ＣＣＤ駆動回路、２１１ 、２１２ 、
・・・・・・垂直ＣＣＤレジスタ、２２・・・水平ＣＣ
Ｄレジスタ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ＣＣＤ エリアセンサ 第４図 第５図
要部構成図、第２図は同実施例の動作を説明するための
出力波形図、第３図はスタートラッカの構成を示す構成
図、第４図及び第５図はそれぞれ第３図のスタートラッ
カに用いられるＣＣＤエリアセンサの動作を説明するた
めの図、第６図はスタースキャナの動作を説明するため
の図である。 １１・・・光学系、１２・・・検出器（ＣＣＤエリアセ
ンサ）、１３・・・プリアンプ、１４・・・信号処理回
路、１５・・・ＣＣＤ駆動回路、２１１ 、２１２ 、
・・・・・・垂直ＣＣＤレジスタ、２２・・・水平ＣＣ
Ｄレジスタ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ＣＣＤ エリアセンサ 第４図 第５図
Claims (1)
- スピン衛星に搭載され、複数の垂直ＣＣＤレジスタに対
して各垂直ＣＣＤレジスタの転送出力を各転送段に入力
する水平ＣＣＤレジスタを有し、スピン軸方向と水平Ｃ
ＣＤ転送方向を一致させ星像の移動方向と垂直ＣＣＤ転
送方向を一致させたＣＣＤエリアセンサを有し、光学系
により恒星の像をＣＣＤエリアセンサの受光面に結像さ
せ、このＣＣＤエリアセンサの出力信号から恒星の位置
を二次元のアドレス情報として検出するスタートラッカ
としての機能を有するスターセンサにおいて、前記水平
ＣＣＤレジスタの各転送段に前記複数の垂直ＣＣＤレジ
スタの結像される星像のサイズに相当する画素分の電荷
を加算入力した後、該水平ＣＣＤレジスタの１ライン読
出しを行なうように前記ＣＣＤエリアセンサを駆動し、
リニアセンサとして用いるようにしたことを特徴とする
スターセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62076684A JPS63241415A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | スタ−センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62076684A JPS63241415A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | スタ−センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63241415A true JPS63241415A (ja) | 1988-10-06 |
Family
ID=13612266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62076684A Pending JPS63241415A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | スタ−センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63241415A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2672989A1 (fr) * | 1991-02-15 | 1992-08-21 | Sodern | Dispositif de determination de la direction d'une source emissive de faible luminosite et son application a la visee stellaire. |
| US5161242A (en) * | 1989-01-24 | 1992-11-03 | Boulay Peter C | Automated repeating sextant (ARS) |
| JPH06303498A (ja) * | 1993-04-14 | 1994-10-28 | Nec Corp | 対象自動検出型撮像装置 |
| JP2013092431A (ja) * | 2011-10-25 | 2013-05-16 | Nippon Ceramic Co Ltd | 熱源位置角度検出方法 |
| CN105066950A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-11-18 | 郑州双杰科技有限公司 | 钻孔机方向角监测方法和监测系统 |
-
1987
- 1987-03-30 JP JP62076684A patent/JPS63241415A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5161242A (en) * | 1989-01-24 | 1992-11-03 | Boulay Peter C | Automated repeating sextant (ARS) |
| FR2672989A1 (fr) * | 1991-02-15 | 1992-08-21 | Sodern | Dispositif de determination de la direction d'une source emissive de faible luminosite et son application a la visee stellaire. |
| JPH06303498A (ja) * | 1993-04-14 | 1994-10-28 | Nec Corp | 対象自動検出型撮像装置 |
| JP2013092431A (ja) * | 2011-10-25 | 2013-05-16 | Nippon Ceramic Co Ltd | 熱源位置角度検出方法 |
| CN105066950A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-11-18 | 郑州双杰科技有限公司 | 钻孔机方向角监测方法和监测系统 |
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