[發明專利]一種星敏感器的組合成像驅動方法

有效

• 申請號: 201811073412.2
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN108827281B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 余路偉;周琦;毛曉楠;金荷;劉軒;沈艷萍;李新鵬;高原;葉宋杭
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍

一種星敏感器的組合成像驅動方法，生成窗口控制字，其包含驅動控制字和塊控制字，塊控制字包含行塊控制字和列塊控制字，驅動控制字用于表征采用全幀驅動模式或窗口驅動模式，行塊控制字表征窗口所在位置的行區域，列塊控制字表征窗口所在位置的列區域，讀取窗口控制存儲器的窗口控制字判斷要求的驅動模式，若為全幀驅動模式，則逐行逐個讀取全部像素獲得全幀圖像，若為窗口驅動模式，則對探測器進行積分電荷復位，然后累積曝光，最后根據窗口控制字中的塊控制字采集窗口圖像。本發明有效地提高了星點提取能力，保障了星敏感器的姿態有效性，減少了計算量，縮短了幀周期，提高了星敏感器的數據更新率，節省了資源占用，提高了星敏感器的動態性能。

技術領域

本發明涉及一種星敏感器的組合成像驅動方法。

背景技術

星敏感器是目前衛星配備的精度最高的姿態敏感器，是一種需對星空成像的光學敏感裝置，其成像部件為光電探測器，是其最主要的信息輸入單元。探測器由驅動信號等控制輸出星圖，為后續的星圖處理、星點提取、姿態解算等一系列工作提供基礎。星敏感器的圖像預處理是星敏感器運行的關鍵之一。一般地，為提高星圖處理的效果，會在星敏感器進入星跟蹤狀態后，調整探測器驅動策略，僅輸出指定區域星圖。這就要求探測器的驅動需要具有全幀圖像輸出和局部圖像輸出的組合模式，以適應不同的工作狀態。經由星跟蹤預測算法指導，在跟蹤模式下，預測在一幀中星點所在窗口位置，稱為跟蹤恒星窗口(簡稱窗口)，指定驅動時序電路讀取相應的圖像像素，在窗口中提取星點，以此提高星敏感器的星點提取能力，進而保障星敏感器姿態數據有效，壓縮星敏感器的幀周期，進而提高星敏感器的數據更新率，壓縮星敏感器的曝光時間，從而有助于提高星敏感器的動態性能。

通常地，采用全幀驅動為最簡單的圖像采集方式，控制策略較為單一，處理結果不如窗口采集精細。現有的窗口采集驅動方法，或以窗口起始坐標為依據，設計策略不盡相同，探測器的適應性不佳。

發明內容

本發明提供一種星敏感器的組合成像驅動方法，采用窗口驅動模式有效地提高了星點提取能力，保障了星敏感器的姿態有效性，減少了計算量，縮短了幀周期，提高了星敏感器的數據更新率，節省了資源占用，提高了星敏感器的動態性能。

為了達到上述目的，本發明提供一種星敏感器的組合成像驅動方法，包含以下步驟：

星敏感器中的CPU模塊根據預測的星點坐標生成窗口控制字存儲在窗口控制存儲器中，窗口控制字包含驅動控制字和塊控制字，塊控制字包含行塊控制字和列塊控制字，驅動控制字用于表征采用全幀驅動模式或窗口驅動模式，行塊控制字表征窗口所在位置的行區域，列塊控制字表征窗口所在位置的列區域；

星敏感器中的FPGA模塊讀取窗口控制存儲器的窗口控制字，根據驅動控制字判斷要求的驅動模式；若為全幀驅動模式，則FPGA模塊逐行逐個讀取全部像素，獲得全幀圖像存入圖像存儲器；若為窗口驅動模式，則FPGA模塊首先對探測器進行積分電荷復位，然后根據設定時間累積曝光，曝光完成后，根據窗口控制字中的塊控制字采集窗口圖像，并將其寫入圖像存儲器。

窗口控制字的每個字占用窗口控制存儲器中的一個地址；窗口控制存儲器中的首地址存儲驅動控制字，該驅動控制字的最高位有效，如果最高位為1，表征驅動模式為全幀驅動，如果最高位為0，表征驅動模式為窗口驅動；窗口控制存儲器中除首地址外的其他地址存儲塊控制字，控制字的最高位為1時，表征該塊控制字是行塊控制字，該行塊控制字的其余位存儲的是行塊編號，塊控制字的最高位為0時，表征該塊控制字是列塊控制字，該列塊控制字的其余位存儲的是列塊編號，每一個行塊控制字配合一個列塊控制字即指定一個窗口。

每個行塊控制字后可跟多個列塊控制字，行塊控制字不會連續出現。

整個探測器像面以固定步長劃分行塊和列塊，窗口位置由行塊編號和列塊編號確定，為每個星點指定以其質心為中心的四連通域相關的共5個塊為其所屬窗口圖像，每個窗口中僅包含1顆跟蹤恒星，窗口圖像互不重疊，相互獨立。