Звездный датчик Советский патент 1993 года по МПК G01C21/24 

Изобретение относится к звездным датчикам, преимущественно для навигации.

Целью изобретения является повышение вероятности и опознавания путем увеличения числа формируемых параметров.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства: на фиг.2 - блок определения эффективной длмны волны.

Устройство содержит 1 - входной объектив, 2 - дифракционная решетка на первой по ходу лучевой поверхности объектива 1,3 - первая фотоприемная матрица, 4 - вторая фотоприемная матрица, 5 - блок управления матрицами, 6 - блок вычисления координат, 7 - блок определения эффективной длины волны, 8 - блок вычитания, 9, 10 - видеоусилители. Матрицы 3 и 4 размещены в фокальной плоскости объектива 1. Секция накопления матрицы 3 размещена на оптической оси объектива 1, а матрица 4 смещена в направлении перпендикулярном штрихам решетки 2. Величина смещения определяется известным условием дифракции на решетке 2 и величиной фокусного

расстояния объектива 1. Обе матрицы взаимно ориентированы строками и относительно штрихов решетки, Выходные регистры двух матриц ориентированы перпендикулярно ее штрихам. Блок управления 5 стандартный и не имеет особенностей. Он выполнен в виде известного генератора управляющих напряжений. Выходы управления фаз генератора 5 подключены одновременно к соответствующим управляющим фазным входам первой 3 и второй 4 матриц. Выходной регистр первой матрицы 3 через видеоусилитель (ВУ) 9 подключен к входу блока определения координат 6 (к двум другим входам которого подключены строчные и кадровые тактовые выходы генератора 5. Выходы блока 6 являются двумя координатными выходами датчика. Выходной регистр второй матрицы 4 через видеоусилитель (ВУ) 10 подключен к входу блока определения положения эффективной длины волны 7, второй вход которого подключен к строчному тактовому) выходу генератора 5. Выход этого блока 7 и один из

00 ND VI СП

ел

выходов блока 6, соответствующей координате вдоль направления выходного регистра матриц, подключены к двумя входам блока вычитания 8, выход которого является третьим выходом да тчика.

Блок 6 может быть выполнен любым известным способом. В простейшем случае, он может быть организован в виде двух счетчиков для строчных и кадровых тактовых импульсов. Момент считывания коорди- нат фиксируется двумя 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 считывания координат положения звезды в строке и кадре.

Блок 7 поясняется на фиг.2 он содержит счетчик тактовых импульсов строки 9, перемножитель 10 два сумматора 11 и 12 и блок деления 13. Выход счетчика 9 подключен к входу перемножителя 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 деления 13. Выход блока 13 является выходом всего блока 7.

Звездный датчик функционирует следующим образом. Излучение от звезд приходит на вход объектива 1 и дифрагирует на решетке 2. При этом в нулевом порядке дифракции формируется изображение участка звездного неба которое матрицей 3 преобразуется в электрические сигналы. На матрице 4 одновременно формируется изображение первого порядка дифракции в виде спектра звезд вытянутого вдоль на- правления координатной оси соответствующей направлению выходного регистра. Генератор управляющих напряжений 5 обеспечивает перенос полученных изображений из секций наклонения матриц 3 и 4 в секции хранения и считывания их, выходного регистра путем формирования и подачи фазных управляющих импульсов известным образом для переноса заряда в матрице.

Дискретизированное изображение звездного неба из матрицы 3 поступает в блок определения координат положения звезд последовательно строка за строкой через выходной регистр. Это позволяет определить положение подсчетов тактовых импульсов в строке и числа выведенных строк.

Дискретизированное изображение строки ориентированной вдоль спектра поступает из матриц 4 в блок 7, который определяет координату эффективной длины волны в спектре следующим образом

х.гг

1 ЕЕХ

где X - порядковый номер элемента строки, Ех - сигнал соответствующего элемента строки.

На вход блока 8 поступает координата положения звезды в строке X из блока 6 и координата Х определенная в блоке 7.

Блок 8 осуществляет вычитание координат и формирует признаковый параметр ДХ Х-ХДдля звезды. Этот параметр стандартизируется для устройств с заданными параметрами решетки и объектива и характеризует спектральный класс излучения звезды определяемый по эффективной длине волны для используемого фотоприемника 4.

Поскольку блок 7 суммирует сигнал дифрагированного излучения, то при соответствующем выборе характеристик решетки 2, экспонирование и вывод видеоинформации можно выполнять одновременно для двух матриц 3 и 4, Дополнительные возможности регулирования сигналов дают усилители подключаемые на выходе матриц. При необходимости, может быть организовано раздельное управление секциями накоплений двух матриц известными средствами.

Предложенное решение позволяет одновременно с определением координат звезд формировать признак характеризующий спектр излучения звезды одним параметром связанным с эффективной длиной волны. Это позволяет отбирать звезды, уменьшая объем перебора при опознавании по угловым расстояниям, идентифицировать звезды по спектру излучения, увеличить размерность описания. В результате повышается быстродействие, точность и надежность опознавания, снижается вероятность появления ошибки.

Формула изобретения

1. Звездный датчик, содержащий размещенный на входе светоделитель, объектив и размещенный в фокальной плоскости на оптической оси матричный ПЭС фотоприемник, генератор управляющих напряжений и блок определения координат, подключенный к выходам генератора управляющих напряжений, а выходной регистр через видеоусилитель подключен к блоку определения координат, два выхода которого являются выходами датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения вероятности опознавания путем увеличения числа формируемых параметров, светоделитель выполнен в виде дифракционной решетки, размещенной на первой по ходу излучения поверхности объектива, введен второй матричный фотоприемник, аналогичный пер- вому. второй видеоусилитель, блок определения положения эффективной длины волны в спектре, блок вычитания, при этом второй фотоприемник смещен в фокальной плоскости объектива в направле- нии, перпендикулярном штрихам решетки, оба фотоприемника одинаково ориентированы направлением строк, а выходные реги- стры матричных фотоприемников ориентированы перпендикулярно штрихам решетки, причем управляющие входы вте- рого фотоприемника подключены к выходам генератора управляющих напряжений, а выходной регистр второго фотоприемника подключен через второй видеоусилитель к

входу блока определения положения эффективной длины волны, выход которого подключен к первому входу блока вычитания, второй вход которого подключен к соответствующему выходу блока определения координат, выход блока вычитания является третьим выходом устройства.

2. Датчик по п.1,отличающийся тем, что блок определения положения эффективной длины волны содержит два сумматора, счетчик тактовых импульсов строки, перемножитель и блок деления вход одного из сумматоров совмещен с входом блока, а вход другого подключен к этому входу через перемножитель, второй вход которого подключен к выходу счетчика тактовых импульсов строки, а выходы сумматоров подключены к двумя входам блока деления. выход которого является выходом блока.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и астронавигации. Целью является повышение вероятности опознавания. Изобретение позволяет увеличить вероятность опознавания 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 определения эффективной длины волны 7 и блок вычитания 8. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

h ХУ

(рие.1

72

7J

70

11

Т

Фиг. 2