Устройство определения координат звезд

Полезная модель относится к оптико-электронным приборам астроориентации и фотометрии. Устройство определения координат звезд содержит бленду, объектив, матричный фотоприемник с накоплением заряда, блок АЦП, блок цифровой обработки и управления, блок управления работой матричного фотоприемника и отличается тем, что в блок управления работой матричного фотоприемника введен счетчик строк N/k (где N - число строк в матричном фотоприемнике, k - число считываемых фрагментов кадра); в блок цифровой обработки и управления введен дешифратор звезд по фрагментам кадра; а в устройство дополнительно введены блок памяти базы данных распознанных звезд и блок датчиков угловых скоростей. Технический результат - увеличение частоты обновления информации о координатах зарегистрированных звезд, за счет увеличения в k - раз частоты считывания информации с матричного фотоприемника с накоплением заряда. 1 ил.

Полезная модель относится к оптико-электронным приборам астроориентации и фотометрии и может быть использована в системах дистанционного зондирования Земли с применением искусственных спутников Земли.

Известно устройство определения координат звезд [1], содержащее бленду, объектив, матричный фотоприемник с накоплением заряда, фоточувствительная площадка которого расположена в фокальной плоскости объектива, блок аналоговой обработки и аналого-цифрового преобразования (АЦП), вход которого подключен к выходу фотоприемника, блок цифровой обработки и управления, вход которого подключен к выходу блока аналоговой обработки и АЦП и блок управления работой матричного фотоприемника, выходы которого подключены к управляющим входам матричного фотоприемника, а вход - к выходу блока цифровой обработки и управления. Данное устройство принято нами за прототип предлагаемой полезной модели.

В подобных устройствах в качестве матричного фотоприемника с накоплением заряда используется матричный фотоэлектрический прибор с зарядовой связью (ФПЗС), работающий в режиме полного кадра. К недостаткам устройств с матричными ФПЗС, работающими в режиме полного кадра относится ограниченная скорость считывания кадра, связанная с ограниченной скоростью работы последовательного и параллельного регистров сдвига в ФПЗС в указанном режиме работы и, следовательно, ограниченная частота обновления информации о координатах звезд, которая равна в этом случае F_k - частоте кадров.

Целью предлагаемой полезной модели является увеличение частоты обновления информации о координатах зарегистрированных звезд.

Указанная цель достигается за счет считывания информация с матричного фотоприемника не полным кадром, а фрагментами размером N/k строк (где N - число строк в матричном фотоприемнике, k - число считываемых фрагментов кадра). При этом дешифратор звезд по фрагментам кадра, на основе информации полученной с блока датчиков угловых скоростей, осуществляет разделение данных о координатах зарегистрированных звезд по времени для каждого считываемого фрагмента, после чего данные заносятся в блок памяти базы данных распознанных звезд с соответствующими метками времени. В результате такого режима работы полный кадр может формироваться после считывания каждого фрагмента, что и обеспечивает повышенную частоту выдачи информации о координатах зарегистрированных звезд, поэтому частота обновления информации возрастает в k-раз и равна (F_kk), где F_k - частоте кадров.

Предлагаемое устройство определения координат звезд содержит:

Бленду - 1, объектив - 2, матричный фотоэлектрический прибор с зарядовой связью (ФПЗС) - 3, блок АЦП - 4, блок цифровой обработки и управления - 5, блок управления работой матричного фотоприемника - 6, счетчик строк N/k - 7, дешифратор звезд по фрагментам кадра - 8, блок памяти базы данных распознанных звезд - 9 и блок датчиков угловых скоростей - 10.

Счетчик строк N/k (где N - число строк в матричном фотоприемнике, k - число считываемых фрагментов кадра) введен с целью увеличения скорости считывания информации с матричного фотоприемника, то есть обеспечивает считывание не полного кадра, а фрагмента из N/k строк.

Дешифратор звезд по фрагментам кадра введен с целью определения, к какому моменту времени съемки относятся звезды, распознанные на текущем фрагменте кадра, чтобы с соответствующей меткой времени занести их в блок памяти базы данных распознанных звезд.

Блок памяти базы данных распознанных звезд введен с целью удобного хранения и обработки информации о координатах распознанных звезд для конкретного момента времени и, соответственно, формирования очередного полного кадра.

Блок датчиков угловых скоростей введен с целью прогнозирования на основе информации, полученной с этого блока, положения зарегистрированных звезд в каждом следующем фрагменте кадра.

Перечень фигур

Особенности и преимущества данной полезной модели поясняются в нижеследующем описании, иллюстрируемом рисунком, на котором представлена функциональная схема предлагаемого устройства определения координат звезд.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели

На рисунке 1 представлена функциональная схема предлагаемой полезной модели устройства определения координат звезд.

Функционирование устройства определения координат звезд осуществляется следующим образом. В начале работы участок звездного неба проецируется через объектив - 2 на фоточувствительную площадку матричного ФПЗС - 3. Считывание информации с матричного ФПЗС - 3 осуществляется поэтапно. Счетчик строк N/k - 7 в блоке управления работой матричного фотоприемника - 6 осуществляет отсчет считываемых N/k строк не непрерывно, а с паузами, во время которых происходит экспонирование матричного ФПЗС - 3. В результате такого режима считывания, любая зарегистрированная звезда формирует на матричном ФПЗС - 3 не одно, a k раз. Однако поскольку число считываемых строк в k - раз меньше высоты N полного кадра, считывание фрагмента происходит в k - раз быстрее.

После считывания первого фрагмента кадра сигналы от зарегистрированных звезд через блок АЦП - 4 поступают в блок цифровой обработки и управления - 5, где происходит распознавание звезд в первом фрагменте и вычисление их координат, которые заносятся в блок памяти базы данных распознанных звезд - 9 с меткой времени t₀.

Далее считывается второй фрагмент кадра; блок цифровой обработки и управления - 5 рассчитывает координаты звезд, выделенных во втором фрагменте, а дешифратор звезд - 8 с учетом информации, полученной с блока датчиков угловых скоростей - 10, проверяет: есть ли во втором фрагменте звезды, обнаруженные на первом. Если такие звезды есть, то их координаты заносятся в блок памяти базы данных распознанных звезд - 9 с меткой времени t₀+t, а новые звезды заносятся в блок памяти базы данных распознанных звезд - 9 с меткой времени t₀.

Затем считывается третий фрагмент кадра, после блока АЦП - 4 в блоке цифровой обработки и управления - 5 рассчитываются координаты звезд, выделенных в третьем фрагменте; дешифратор - 8 выполняет проверку: есть ли в третьем фрагменте звезды, обнаруженные на первом фрагменте. Если такие звезды имеются, то их координаты заносятся в блок памяти базы данных распознанных звезд - 9 с меткой времени t₀+2. Затем дешифратор - 8 осуществляет проверку, есть ли в третьем фрагменте звезды, распознанные на втором фрагменте. Если да, то их координаты заносятся в блок памяти базы данных распознанных звезд - 9 с меткой времени t₀+t, a новые звезды, распознанные в третьем фрагменте, заносятся в блок памяти базы данных распознанных звезд - 9 с меткой времени t₀.

Таким образом, общая схему будет выгладить так. Считав k - фрагмент кадра, после блока АЦП - 4 в блоке цифровой обработки и управления - 5 осуществляется расчет координат звезд на этом фрагменте. Дешифратор - 8, с учетом информации с блока датчиков угловой скорости - 10, выполняет проверку: есть ли в текущем фрагменте звезды, обнаруженные на предыдущих (k-1) фрагментах. Если такие звезды имеются, то их координаты заносятся в бок памяти распознанных звезд - 9 с меткой времени увеличенной на t, новые звезды, распознанные в k - фрагменте, с меткой времени t₀.

После того как будет считано k - фрагментов, получается полный кадр на момент времени t _тек-(k-1)t. И после обработки кадра из блок памяти базы данных распознанных звезд - 9 удаляются данные о звездах с меткой времени t_тек -(k-1)t. При дальнейшим считывании n-ого фрагмента с матричного ФПЗС - 2, т.е. при n>k, в блоке цифровой обработки и управления - 5 рассчитываются координаты звезд в n-ом фрагменте, дешифратор звезд - 8 аналогичным образом сравнивает координаты звезд с уже имеющимися в блоке памяти базы данных распознанных звезд - 9. После обработки полного кадра на момент времени t_n -(k-1)t из блока памяти базы данных распознанных звезд - 9 удаляются данные о звездах с меткой времени t_n-(k-1)t.

Таким образом, осуществляется конвейерный принцип определения координат зарегистрированных звезд. Каждый очередной полный кадр может формироваться после считывания следующего фрагмента, что и обеспечивает повышенную частоту выдачи информации.

Источники информации

1. Патент РФ 2009118943/28 от 20.05.2009

Устройство определения координат звезд, содержащее: бленду, объектив, матричный фотоприемник с накоплением заряда, фоточувствительную площадку, расположенную в фокальной плоскости объектива, блок аналого-цифрового преобразования (АЦП), блок цифровой обработки и управления и блок управления работой матричного фотоприемника, отличающееся тем, что в устройство определения координат звезд введен блок памяти базы данных распознанных звезд и блок датчиков угловых скоростей, в блок управления работой матричного фотоприемника введен счетчик строк N/k (где N - число строк в матричном фотоприемнике, k - число считываемых фрагментов кадра); а в блок цифровой обработки и управления введен дешифратор звезд по фрагментам кадра.