JPS60104499A - 姿勢決定方式 - Google Patents
姿勢決定方式Info
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- JPS60104499A JPS60104499A JP58212202A JP21220283A JPS60104499A JP S60104499 A JPS60104499 A JP S60104499A JP 58212202 A JP58212202 A JP 58212202A JP 21220283 A JP21220283 A JP 21220283A JP S60104499 A JPS60104499 A JP S60104499A
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- Japan
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- star
- attitude
- sensor
- stars
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- 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
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/16—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S5/163—Determination of attitude
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/785—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system
- G01S3/786—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically
- G01S3/7867—Star trackers
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Navigation (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は姿勢決定方式に関し、より詳細には、スターセ
ンサを用いる人工衛星等の姿勢決定システムにおける上
記スターセンサの同定方式に関するものである。
ンサを用いる人工衛星等の姿勢決定システムにおける上
記スターセンサの同定方式に関するものである。
従来の人工衛星（以下、単に「衛星」という）における
スターセンサを用いた姿勢決定システムは、ジャイロ等
の他の姿勢測定センサによる粗い測定値を用いて、全天
の星の中からスターセンサに映る星の同定を行い、この
情報から精密な衛星の姿勢角を決定するものであった。
スターセンサを用いた姿勢決定システムは、ジャイロ等
の他の姿勢測定センサによる粗い測定値を用いて、全天
の星の中からスターセンサに映る星の同定を行い、この
情報から精密な衛星の姿勢角を決定するものであった。
しかしながら、この方式においては、衛星の姿勢が大き
く変動したり、星の同定を行う際に用いる上記ジャイロ
等の他の装置が故障したりした場合に、スターセンサに
どの星が映っているのかを判定することが不可能になり
、スターセンサによる姿勢決定ができなくなるという重
大な問題があった・ 〔発明の目的〕 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の衛星の姿勢決定方式における上述
の如き問題を解消し、姿勢変動が大きい場合や他の姿勢
決定用装置が故障したような場合にも、衛星の姿勢角を
決定することを可能とするスターセンサによる姿勢決定
方式を提供することにある。
く変動したり、星の同定を行う際に用いる上記ジャイロ
等の他の装置が故障したりした場合に、スターセンサに
どの星が映っているのかを判定することが不可能になり
、スターセンサによる姿勢決定ができなくなるという重
大な問題があった・ 〔発明の目的〕 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の衛星の姿勢決定方式における上述
の如き問題を解消し、姿勢変動が大きい場合や他の姿勢
決定用装置が故障したような場合にも、衛星の姿勢角を
決定することを可能とするスターセンサによる姿勢決定
方式を提供することにある。
本発明の上記目的は、スターセンサを用いる姿勢制御シ
ステムにおいて、処理装置により前記スターセンサ面上
の図形の特徴量を高速に剖算し、この削算結果と全天の
スターカタログを前記特徴量を探索し、易いように再構
成したテーブルとを照合して姿勢決定を行うことを特徴
とする姿勢決定方式によって達成される。
ステムにおいて、処理装置により前記スターセンサ面上
の図形の特徴量を高速に剖算し、この削算結果と全天の
スターカタログを前記特徴量を探索し、易いように再構
成したテーブルとを照合して姿勢決定を行うことを特徴
とする姿勢決定方式によって達成される。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
。
第１１Ｅは地球１を周回する衛星２がスターセンサを使
用している状況を示す図、第２図は本発明の一実施例で
ある、衛星２に搭載されたスター同定システ１１の観測
データ処理部の構成を示すブロック図である。第２図に
おいて、３はスターセンサ、 ・１は該スターセンサ３
の入力信号を処理する信号処理装置、５は該イご弓処理
装置４の処理結果を格納するためのメモリ、６は上記信
号処理装置４の処理ｉ＋’ｊ果から後述する特徴量を演
算する演算処理装置、７け該演算処理装置６の処理結果
を格納するメモリを示している。演算処理装置６は複数
の処理装置を並列に並べて構成されているものである。
用している状況を示す図、第２図は本発明の一実施例で
ある、衛星２に搭載されたスター同定システ１１の観測
データ処理部の構成を示すブロック図である。第２図に
おいて、３はスターセンサ、 ・１は該スターセンサ３
の入力信号を処理する信号処理装置、５は該イご弓処理
装置４の処理結果を格納するためのメモリ、６は上記信
号処理装置４の処理ｉ＋’ｊ果から後述する特徴量を演
算する演算処理装置、７け該演算処理装置６の処理結果
を格納するメモリを示している。演算処理装置６は複数
の処理装置を並列に並べて構成されているものである。
信号処理装置４はスターセンサ３への入力Ｒｊ号を処理
して、現在上記スターセンサ３のセンサ面上に映ってい
る星の像を、光度、センサ而Ｘ座標。
して、現在上記スターセンサ３のセンサ面上に映ってい
る星の像を、光度、センサ而Ｘ座標。
センサ面ｙ座標を１組とするデータに変換して、光度類
に上記メモリ５に格納する機能を有するものである。
に上記メモリ５に格納する機能を有するものである。
演算処理装置６は上記メモリ５の各組の内容の組合わせ
を作り、こｈに対してセンサ画面上の特徴量を８（算す
る。この特徴量の羽算過程は、第２図に示した如く、メ
モリ５の組合わせを変えで、並列処理で行われる。上記
；！ｔＯの結果は、センサ画面上の明るい星の組合わせ
の順でメモリ７に格納される。
を作り、こｈに対してセンサ画面上の特徴量を８（算す
る。この特徴量の羽算過程は、第２図に示した如く、メ
モリ５の組合わせを変えで、並列処理で行われる。上記
；！ｔＯの結果は、センサ画面上の明るい星の組合わせ
の順でメモリ７に格納される。
第３図は上記メモリ７に格納さＪしている情報を読出し
、それが全天空のどの部分に関するものであるかを同定
するための装置である。（Ａにおいて、８は全天空のス
ターカタログ（星座表）から、特徴量を再構成して以下
に述べる如く、検索し易いように配列したテーブル、９
は前記メモリ７の内容と上記テーブル８の内容とを比較
することにより、星の同定位行う処理装置である。
、それが全天空のどの部分に関するものであるかを同定
するための装置である。（Ａにおいて、８は全天空のス
ターカタログ（星座表）から、特徴量を再構成して以下
に述べる如く、検索し易いように配列したテーブル、９
は前記メモリ７の内容と上記テーブル８の内容とを比較
することにより、星の同定位行う処理装置である。
次にこのスター同定方式に使用する特徴量の選び方と、
上記テーブル８の内容の配列の方法について述べる。ス
ター同定のために選ぶ特徴量としては、 （１）センサ面上の２つの層間の角度差（２）センサ面
上の３つの星で作られる角度面積（３）星の明るさ 等が考えられる。ここでは上記（２）、 （３）を組合
わせて、二角形の角度面積（以下、「面積」という）と
、その３つの星の光度和を特徴量として選んだスター同
定方式について述べるが、（１）と（３）の組合わせの
場合でも同様に定めることができる。
上記テーブル８の内容の配列の方法について述べる。ス
ター同定のために選ぶ特徴量としては、 （１）センサ面上の２つの層間の角度差（２）センサ面
上の３つの星で作られる角度面積（３）星の明るさ 等が考えられる。ここでは上記（２）、 （３）を組合
わせて、二角形の角度面積（以下、「面積」という）と
、その３つの星の光度和を特徴量として選んだスター同
定方式について述べるが、（１）と（３）の組合わせの
場合でも同様に定めることができる。
テーブル８の内容の配列の方法は、全天の６等星以上の
星に対し、その近傍の２つの星との光度和と二角形の面
積を、２つの星の選び方を変えた組合わせで何通りか計
算しておき、検索しやすいように並べたものである。第
５図においては、テーブル８の内容を、規準となる星の
番号ｊと三角形を作る星の組合わせ番号ｊを用いて、そ
の面積Ａ３、と光度和Ｂ１４および規準星の赤経λ、、
赤緯φ、を配列したものを示しである。ここで、１つの
行における列の並べ方、すなわち、番号ｊのイ」け方は
三角形の面積Ａ１．の大きい順とし、各行の並べ方は星
の光度をいくつかのランクに大分類して、さらにその中
で第１列目の面積値Ａ１．の大きい順に並べておく。こ
のように配列させることにより、センサ面」二の画像デ
ータからセンサで捕えている星の検索を高速に行えるよ
うになり、さらに１つの星に対して周囲の星のいくつか
の絹合わせを作ることにより、ノイズを含んだ画像デー
タに対処することも可能になる。
星に対し、その近傍の２つの星との光度和と二角形の面
積を、２つの星の選び方を変えた組合わせで何通りか計
算しておき、検索しやすいように並べたものである。第
５図においては、テーブル８の内容を、規準となる星の
番号ｊと三角形を作る星の組合わせ番号ｊを用いて、そ
の面積Ａ３、と光度和Ｂ１４および規準星の赤経λ、、
赤緯φ、を配列したものを示しである。ここで、１つの
行における列の並べ方、すなわち、番号ｊのイ」け方は
三角形の面積Ａ１．の大きい順とし、各行の並べ方は星
の光度をいくつかのランクに大分類して、さらにその中
で第１列目の面積値Ａ１．の大きい順に並べておく。こ
のように配列させることにより、センサ面」二の画像デ
ータからセンサで捕えている星の検索を高速に行えるよ
うになり、さらに１つの星に対して周囲の星のいくつか
の絹合わせを作ることにより、ノイズを含んだ画像デー
タに対処することも可能になる。
次に各処理装置の処理内容について詳細に説明する。
処理装置４では、
５ｔｅｐｌ ： 観測した星を明るい順に並べる。
５ｔｅｐ２ ： 明るい星の順から、その星の光度り、
。
。
センサ而上Ｘ座Ｂｘ、、センサ面上ｙ座標ｙ１をメモリ
５に格納する。ただＬ−ｉは明るい星゛の順番を示す。
５に格納する。ただＬ−ｉは明るい星゛の順番を示す。
メモリ５の内容は第４図のようになる。
また、処理装置６では、
５Ｌｅｐｌ ： 上記メモリ５のｔ、２．３ｉ目のデー
タから３つの星の明るさの和Ｂ、と三角形の面積Ａ、＊
を計算する。また、同時に、他の並列処理装置では上記
メモリ５の他のデータの組合わせについて上記Ｂ、＊と
Ａ、＊とをＪ１算する。
タから３つの星の明るさの和Ｂ、と三角形の面積Ａ、＊
を計算する。また、同時に、他の並列処理装置では上記
メモリ５の他のデータの組合わせについて上記Ｂ、＊と
Ａ、＊とをＪ１算する。
５ｔｅｐ２ ： 各Ａ、＊、 Ｂ、＊をメモリ７に格納
する。
する。
処理装置９では、
５ｔｅｐｌ ： メモリ７におけるＢ、とＡ１の値から
、テーブル８で検索すべき星の番号をいくつか選びだす
。
、テーブル８で検索すべき星の番号をいくつか選びだす
。
５ｔｅｐ２ ： 比較されるｉ番目の星の各々につき、
下記の如きペナルティＰＪを計算する。
下記の如きペナルティＰＪを計算する。
Ｐｉ＝Σ（αｌ Ａ １１ Ａ 、” １＋βＩＢ、、
−Ｂ、”ｌ）ここで、α、βは重みを示す。
−Ｂ、”ｌ）ここで、α、βは重みを示す。
５ｔｅｐ３ ： 上記ペナルティＰ１がある許容値Ｆよ
り小さいものを検索している星と判定する。
り小さいものを検索している星と判定する。
判定したｉ番目の星の赤経・赤緯を、スターセンサ面上
に映る一番明るい星の赤経・赤緯としてスター同定を終
了する。
に映る一番明るい星の赤経・赤緯としてスター同定を終
了する。
上記実施例においては、特徴量として、基’（（ｌｊと
なる星を含む三角形の面積を用いる例を示したが、これ
は、２つの足間の角度差を用いても良いことは前述の通
りである。また、処理装置６における処理は、必ずしも
、並列処理に限られるものではなく、直並列処理等の他
の処理方式を用いても良いことは言うまでもない。
なる星を含む三角形の面積を用いる例を示したが、これ
は、２つの足間の角度差を用いても良いことは前述の通
りである。また、処理装置６における処理は、必ずしも
、並列処理に限られるものではなく、直並列処理等の他
の処理方式を用いても良いことは言うまでもない。
以上述べた如く、本発明によれば、スターセンサを用い
る姿勢制御システムにおいて、処理装置により前記スタ
ーセンサ面上の図形の特徴量を高速に計算し、このＨ１
算結果と金欠のスターカタログを前記特徴量を探索し易
いように再構成したテーブルとを照合して姿勢決定を行
うようにしたので、従来の衛星の姿勢決定方式における
前述の如き問題を解消し、姿勢変動が大きい場合や他の
姿勢決定用装置が故障したような場合にも、スターセン
サ自身の投映図から衛星の姿勢角を決定することを可能
とする姿勢決定方式を実現できるという顕著な効果を奏
するものである。
る姿勢制御システムにおいて、処理装置により前記スタ
ーセンサ面上の図形の特徴量を高速に計算し、このＨ１
算結果と金欠のスターカタログを前記特徴量を探索し易
いように再構成したテーブルとを照合して姿勢決定を行
うようにしたので、従来の衛星の姿勢決定方式における
前述の如き問題を解消し、姿勢変動が大きい場合や他の
姿勢決定用装置が故障したような場合にも、スターセン
サ自身の投映図から衛星の姿勢角を決定することを可能
とする姿勢決定方式を実現できるという顕著な効果を奏
するものである。
第１図はスターセンサ搭載衛星が地球を周回している状
況を示す図、第２図は観測データの処理システム構成図
、第３図はスター同定処理システム構成図、第４図はセ
ンサ面上の光度・位置のデータを示す図、第５図は再構
成したスターカタログのデータを示す図である。 １：地球、２：衛星、３ニスターセンサ、４：信号処理
装置、５：光度・位置記憶用メモリ。 ６：特徴量並列演算処理装置、７：特徴ヲ、記憶用メモ
リ、８：検索用特徴量テーブル、９ニスター同定用処理
装置。 特許出願人 株式会社日立製作所 代理人弁理士磯村雅俊。 第１図 第２図 ６ 第 δ 図 第１頁の続き ０発 明 者 宮 本 捷 二 川崎市麻生区王禅寺ム
開発研究所内
況を示す図、第２図は観測データの処理システム構成図
、第３図はスター同定処理システム構成図、第４図はセ
ンサ面上の光度・位置のデータを示す図、第５図は再構
成したスターカタログのデータを示す図である。 １：地球、２：衛星、３ニスターセンサ、４：信号処理
装置、５：光度・位置記憶用メモリ。 ６：特徴量並列演算処理装置、７：特徴ヲ、記憶用メモ
リ、８：検索用特徴量テーブル、９ニスター同定用処理
装置。 特許出願人 株式会社日立製作所 代理人弁理士磯村雅俊。 第１図 第２図 ６ 第 δ 図 第１頁の続き ０発 明 者 宮 本 捷 二 川崎市麻生区王禅寺ム
開発研究所内
Claims (1)
- （１）スターセンサを用いる姿勢制御システムにおいて
、処理装置により前記スターセンサ面上の図形の特徴量
を高速に計算し、この計算結果と全天のスターカタログ
を前記特徴量を探索し易いように再構成したテーブルと
を照合して姿勢決定を行うことを特徴とする姿勢決定方
式。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58212202A JPS60104499A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 姿勢決定方式 |
| US06/669,428 US4680718A (en) | 1983-11-11 | 1984-11-08 | Method and apparatus of determining an attitude of a satellite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58212202A JPS60104499A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 姿勢決定方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60104499A true JPS60104499A (ja) | 1985-06-08 |
Family
ID=16618608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58212202A Pending JPS60104499A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 姿勢決定方式 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4680718A (ja) |
| JP (1) | JPS60104499A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117372877A (zh) * | 2023-11-22 | 2024-01-09 | 深圳大学 | 一种基于神经网络的星图识别方法、装置及相关介质 |
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|---|---|---|---|---|
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| US5161242A (en) * | 1989-01-24 | 1992-11-03 | Boulay Peter C | Automated repeating sextant (ARS) |
| DE3935609C1 (ja) * | 1989-10-26 | 1990-12-13 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De | |
| US5107434A (en) * | 1990-04-19 | 1992-04-21 | General Electric Company | Three-axis spacecraft attitude control using polar star sensor |
| US5473746A (en) * | 1993-04-01 | 1995-12-05 | Loral Federal Systems, Company | Interactive graphics computer system for planning star-sensor-based satellite attitude maneuvers |
| US5412574A (en) * | 1993-05-14 | 1995-05-02 | Hughes Aircraft Company | Method of attitude determination using earth and star sensors |
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| US5959576A (en) * | 1997-08-12 | 1999-09-28 | Honeywell Inc. | Satellite attitude determination using GPS and intersatellite line of sight communications |
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| US6108594A (en) * | 1998-05-29 | 2000-08-22 | Hughes Electronics Corporation | Autonomous attitude acquisition for a stellar inertial attitude determination system |
| US6076774A (en) * | 1998-08-12 | 2000-06-20 | Hughes Electronics Corporation | Fuel and thermal optimal spiral earth acquisition |
| AU2002251827A1 (en) | 2001-01-26 | 2002-08-06 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Miniature attitude sensing suite |
| US7310578B2 (en) * | 2004-01-09 | 2007-12-18 | The Boeing Company | Fast access, low memory, pair catalog |
| US8222582B1 (en) * | 2008-09-30 | 2012-07-17 | Anderson Mark J | Celestial navigation using stellar narrow-band emission |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3251261A (en) * | 1960-05-02 | 1966-05-17 | Litton Systems Inc | Stellar aberrascope |
| US3263088A (en) * | 1963-08-27 | 1966-07-26 | Gen Precision Inc | Star field correlator |
| US3488504A (en) * | 1966-10-21 | 1970-01-06 | Nasa | Spacecraft attitude detection system by stellar reference |
| US3912398A (en) * | 1973-12-21 | 1975-10-14 | Control Data Corp | Stroboscopic celestial scanner |
| US3992106A (en) * | 1974-09-30 | 1976-11-16 | Rca Corporation | Error cancelling scanning optical angle measurement system |
| US4388646A (en) * | 1981-06-04 | 1983-06-14 | Rca Corporation | Low-distortion detection of pulses superimposed on an unknown and variable background signal |
-
1983
- 1983-11-11 JP JP58212202A patent/JPS60104499A/ja active Pending
-
1984
- 1984-11-08 US US06/669,428 patent/US4680718A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117372877A (zh) * | 2023-11-22 | 2024-01-09 | 深圳大学 | 一种基于神经网络的星图识别方法、装置及相关介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4680718A (en) | 1987-07-14 |
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