RU1827545C

RU1827545C - Star detector

Info

Publication number: RU1827545C
Application number: SU914898430A
Authority: RU
Inventors: Константин Никитич Чиков; Владимир Александрович Котцов; Валерий Михайлович Красавцев; Александр Николаевич Сандаков; Владимир Владимирович Гуд
Original assignee: Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики
Priority date: 1991-01-02
Filing date: 1991-01-02
Publication date: 1993-07-15

Abstract

Изобретение относитс к оптическому приборостроению и астронавигации. Целью вл етс повышение веро тности опознавани . Изобретение позвол ет увеличить веро тность опознавани объекта при известных его спектральных характеристиках за счет того, что в звездном датчике, содержащем объектив 1 и матричный фотоприемник 3, светоделитель выполнен в виде дифракционной решетки 2, а также введен вторичной матричный фотоприемник 4, блок определени эффективной длины волны 7 и блок вычитани 8. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The invention relates to optical instrumentation and astronavigation. The aim is to increase the likelihood of identification. The invention allows to increase the likelihood of object recognition with its spectral characteristics due to the fact that in the star sensor containing the lens 1 and the matrix photodetector 3, the beam splitter is made in the form of a diffraction grating 2, and a secondary matrix photodetector 4 is introduced, an effective length determination unit waves 7 and subtraction block 8. 1 zp f-ly, 2 ill.

Description

Изобретение относитс к звездным датчикам , преимущественно дл навигации.The invention relates to star sensors, primarily for navigation.

Целью изобретени вл етс повышение веро тности и опознавани путем увеличени числа формируемых параметров.The aim of the invention is to increase the likelihood and recognition by increasing the number of generated parameters.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства: на фиг.2 - блок определени эффективной длмны волны.Fig. 1 is a block diagram of a device: Fig. 2 is a block for determining an effective wavelength.

Устройство содержит 1 - входной объектив , 2 - дифракционна решетка на первой по ходу лучевой поверхности объектива 1,3 - перва фотоприемна матрица, 4 - втора фотоприемна матрица, 5 - блок управлени матрицами, 6 - блок вычислени координат , 7 - блок определени эффективной длины волны, 8 - блок вычитани , 9, 10 - видеоусилители. Матрицы 3 и 4 размещены в фокальной плоскости объектива 1. Секци накоплени матрицы 3 размещена на оптической оси объектива 1, а матрица 4 смещена в направлении перпендикул рном штрихам решетки 2. Величина смещени определ етс известным условием дифракции на решетке 2 и величиной фокусногоThe device contains 1 - input lens, 2 - diffraction grating on the first along the radial surface of the lens 1,3 - first photodetector array, 4 - second photodetector matrix, 5 - matrix control unit, 6 - coordinate calculation unit, 7 - effective length determination unit waves, 8 - subtraction unit, 9, 10 - video amplifiers. Matrices 3 and 4 are placed in the focal plane of the lens 1. The accumulation section of the matrix 3 is located on the optical axis of the lens 1, and the matrix 4 is displaced in the direction perpendicular to the lines of the grating 2. The magnitude of the displacement is determined by the known diffraction condition on the grating 2 and the focal length

рассто ни объектива 1. Обе матрицы взаимно ориентированы строками и относительно штрихов решетки, Выходные регистры двух матриц ориентированы перпендикул рно ее штрихам. Блок управлени 5 стандартный и не имеет особенностей. Он выполнен в виде известного генератора управл ющих напр жений. Выходы управлени фаз генератора 5 подключены одновременно к соответствующим управл ющим фазным входам первой 3 и второй 4 матриц. Выходной регистр первой матрицы 3 через видеоусилитель (ВУ) 9 подключен к входу блока определени координат 6 (к двум другим входам которого подключены строчные и кадровые тактовые выходы генератора 5. Выходы блока 6 вл ютс двум координатными выходами датчика. Выходной регистр второй матрицы 4 через видеоусилитель (ВУ) 10 подключен к входу блока определени положени эффективной длины волны 7, второй вход которого подключен к строчному тактовому) выходу генератора 5. Выход этого блока 7 и один изlens distance 1. Both matrices are mutually oriented by lines and relative to the lattice strokes. The output registers of the two matrices are oriented perpendicular to its strokes. The control unit 5 is standard and has no features. It is made in the form of a known control voltage generator. The phase control outputs of the generator 5 are connected simultaneously to the corresponding control phase inputs of the first 3 and second 4 arrays. The output register of the first matrix 3 through a video amplifier (VU) 9 is connected to the input of the coordinate determination unit 6 (to the other two inputs of which the line and frame clock outputs of the generator 5 are connected. The outputs of block 6 are two coordinate outputs of the sensor. The output register of the second matrix 4 is through a video amplifier (WU) 10 is connected to the input of the unit for determining the position of the effective wavelength 7, the second input of which is connected to the lowercase clock) output of the generator 5. The output of this unit 7 and one of

00 ND VI СП00 ND VI SP

елate

выходов блока 6, соответствующей координате вдоль направлени выходного регистра матриц, подключены к двум входам блока вычитани 8, выход которого вл етс третьим выходом да тчика.the outputs of block 6, corresponding to the coordinate along the direction of the output matrix register, are connected to two inputs of the subtraction block 8, the output of which is the third output of the sensor.

Блок 6 может быть выполнен любым известным способом. В простейшем случае, он может быть организован в виде двух счетчиков дл строчных и кадровых тактовых импульсов. Момент считывани коорди- нат фиксируетс двум блоками логики И на первые входы которых поступает сигнал с выхода блока из выходного регистра матрицы 3, а на вторые входы блоков И поступают тактовые строчные и кадровые импульсы от генератора 5. Выходы блоков И подключены к регистрам соответствующих счетчиков и выдают сигнал считывани координат положени звезды в строке и кадре.Block 6 may be performed in any known manner. In the simplest case, it can be organized as two counters for line and frame clock pulses. The moment of reading coordinates is fixed by two logic blocks And the first inputs of which receive a signal from the output of the block from the output register of the matrix 3, and the second inputs of the blocks And receive the clock line and frame pulses from the generator 5. The outputs of the blocks And are connected to the registers of the corresponding counters and provide a signal to read the coordinates of the position of the star in the line and frame.

Блок 7 по сн етс на фиг.2 он содержит счетчик тактовых импульсов строки 9, перемножитель 10 два сумматора 11 и 12 и блок делени 13. Выход счетчика 9 подключен к входу перемножител 10, выход которого подключен к первому сумматору 11, Второй вход блока 10 и вход второго сумматора образуют вход блока 7. Выходы сумматоров 11 и 12 подключены к входам блока делени 13. Выход блока 13 вл етс выходом всего блока 7.Block 7 is illustrated in FIG. 2; it contains a clock counter of line 9, a multiplier 10, two adders 11 and 12, and a division unit 13. The output of the counter 9 is connected to the input of the multiplier 10, the output of which is connected to the first adder 11, the second input of block 10 and the input of the second adder forms the input of block 7. The outputs of the adders 11 and 12 are connected to the inputs of the division unit 13. The output of block 13 is the output of the entire block 7.

Звездный датчик функционирует следующим образом. Излучение от звезд приходит на вход объектива 1 и дифрагирует на решетке 2. При этом в нулевом пор дке дифракции формируетс изображение участка звездного неба которое матрицей 3 преобразуетс в электрические сигналы. На матрице 4 одновременно формируетс изображение первого пор дка дифракции в виде спектра звезд выт нутого вдоль на- правлени координатной оси соответствующей направлению выходного регистра. Генератор управл ющих напр жений 5 обеспечивает перенос полученных изображений из секций наклонени матриц 3 и 4 в секции хранени и считывани их, выходного регистра путем формировани и подачи фазных управл ющих импульсов известным образом дл переноса зар да в матрице.The star sensor operates as follows. The radiation from the stars comes to the input of the lens 1 and diffracts on the grating 2. At the same time, an image of a portion of the starry sky is formed in the zeroth order of diffraction, which is converted by matrix 3 into electrical signals. An image of the first diffraction order is simultaneously formed on the matrix 4 in the form of a spectrum of stars elongated along the direction of the coordinate axis corresponding to the direction of the output register. The control voltage generator 5 provides the transfer of the obtained images from the inclination sections of the matrices 3 and 4 to the storage and readout sections of the output register by generating and applying phase control pulses in a known manner to transfer charge in the matrix.

Дискретизированное изображение звездного неба из матрицы 3 поступает в блок определени координат положени звезд последовательно строка за строкой через выходной регистр. Это позвол ет определить положение подсчетов тактовых импульсов в строке и числа выведенных строк.A sampled image of the starry sky from the matrix 3 enters the block for determining the coordinates of the position of the stars sequentially line by line through the output register. This allows you to determine the position of the counts of clock pulses in the line and the number of output lines.

Дискретизированное изображение строки ориентированной вдоль спектра поступает из матриц 4 в блок 7, который определ ет координату эффективной длины волны в спектре следующим образомA discretized image of a line oriented along the spectrum comes from matrices 4 to block 7, which determines the coordinate of the effective wavelength in the spectrum as follows

х.ггh.yy

1 ЕЕХ 1 EX

где X - пор дковый номер элемента строки, Ех - сигнал соответствующего элемента строки.where X is the sequence number of the row element, Ex is the signal of the corresponding row element.

На вход блока 8 поступает координата положени звезды в строке X из блока 6 и координата Х определенна в блоке 7.The input of block 8 receives the coordinate of the position of the star in line X from block 6 and the coordinate X is determined in block 7.

Блок 8 осуществл ет вычитание координат и формирует признаковый параметр ДХ Х-ХДдл звезды. Этот параметр стандартизируетс дл устройств с заданными параметрами решетки и объектива и характеризует спектральный класс излучени звезды определ емый по эффективной длине волны дл используемого фотоприемника 4.Block 8 subtracts the coordinates and generates the characteristic parameter DX X-HDD for the star. This parameter is standardized for devices with the given parameters of the lattice and lens and characterizes the spectral class of star radiation determined by the effective wavelength for the photodetector 4 used.

Поскольку блок 7 суммирует сигнал дифрагированного излучени , то при соответствующем выборе характеристик решетки 2, экспонирование и вывод видеоинформации можно выполн ть одновременно дл двух матриц 3 и 4, Дополнительные возможности регулировани сигналов дают усилители подключаемые на выходе матриц. При необходимости , может быть организовано раздельное управление секци ми накоплений двух матриц известными средствами.Since block 7 summarizes the diffracted radiation signal, with appropriate selection of the characteristics of grating 2, exposure and output of video information can be performed simultaneously for two matrices 3 and 4. Additional amplifiers for signal control are provided by amplifiers connected to the output of the matrices. If necessary, separate control of the accumulation sections of the two matrices by known means can be arranged.

Предложенное решение позвол ет одновременно с определением координат звезд формировать признак характеризующий спектр излучени звезды одним параметром св занным с эффективной длиной волны. Это позвол ет отбирать звезды, уменьша объем перебора при опознавании по угловым рассто ни м, идентифицировать звезды по спектру излучени , увеличить размерность описани . В результате повышаетс быстродействие, точность и надежность опознавани , снижаетс веро тность по влени ошибки.The proposed solution allows simultaneously with determining the coordinates of the stars to form a sign characterizing the emission spectrum of the star with one parameter related to the effective wavelength. This makes it possible to select stars, reducing the search volume for recognition by angular distances, to identify stars by the emission spectrum, and to increase the dimension of the description. As a result, the speed, accuracy and reliability of recognition are increased, and the probability of occurrence of an error is reduced.

Claims

1. A star sensor containing a beam splitter located at the input, a lens, and a matrix TEC photodetector, a control voltage generator and a coordinate determination unit connected to the outputs of the control voltage generator located in the focal plane on the optical axis, and the output register is connected through a video amplifier to a coordinate determination unit, the two outputs of which are sensor outputs, characterized in that, in order to increase the probability of recognition by increasing the number of generated parameters, the beam splitter Full a diffraction grating disposed on the first radiation along the surface of the lens, enter the second photodetector matrix similar per- vomu. the second video amplifier, the unit for determining the position of the effective wavelength in the spectrum, the subtraction unit, while the second photodetector is shifted in the focal plane of the lens in the direction perpendicular to the bars of the array, both photodetectors are equally oriented with the row direction, and the output registers of the matrix photodetectors are oriented perpendicular in line with the bars of the grating, with the control inputs of the second photodetector connected to the outputs of the control voltage generator, and the output register of the second photodetector connected res second video amplifier to

the input of the effective wavelength position determination unit, the output of which is connected to the first input of the subtraction unit, the second input of which is connected to the corresponding output of the coordinate determination unit, the output of the subtraction unit is the third output of the device.

2. The sensor according to claim 1, characterized in that the unit for determining the position of the effective wavelength contains two adders, a line clock counter, a multiplier and a division unit, the input of one of the adders is aligned with the input of the unit, and the input of the other is connected to this input through the multiplier, the second input of which is connected to the output of the line clock counter, and the outputs of the adders are connected to two inputs of the division unit. the output of which is the output of the block.

h XU

(rie. 1

72

7J

70

eleven

T

FIG. 2