Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 4. С. 60-68
Разработка алгоритма работы широкоугольного солнечного датчика на основе матричного фотоприёмника
А.В. Сведе-Швец
1 , С.А. Прохорова
1 , Н.А. Строилов
1 , Я.Д. Эльяшев
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 04.07.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-4-60-68
С самого начала существования космических аппаратов (КА) направление на Солнце в системах ориентации КА используется как основное. Почти во всех спутниках и межпланетных аппаратах в составе навигационного оборудования присутствуют датчики солнечной ориентации. Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН) имеет большой задел по разработке и изготовлению датчиков солнечной ориентации. Первые разработки, выполненные ИКИ РАН в 70-х гг. прошлого века, использовались в составе комплексов научной аппаратуры. Ранние солнечные приборы обладали весьма низкой точностью измерений, порядка 1° — больше тогда не требовалось. Задача создания значительно более точного солнечного датчика появилась в начале 1990-х гг. для геостационарного связного КА, к которому предъявлялись достаточно жёсткие требования по позиционированию антенн транспондеров. Выполнять эти требования предполагалось в основном с помощью звёздных датчиков ориентации, но в качестве функционального резерва на борту КА планировалось использование солнечного датчика в паре с датчиком земного горизонта. Соответственно, к точности измерения положения Солнца требования возросли до 1° в поле зрения прибора 60×120°. В настоящее время ИКИ РАН производит и поставляет предприятиям отечественной космической промышленности оптические солнечные датчики (ОСД и ОСД-М) на основе ПЗС линейки и кодирующей маски. Но в ближайшем будущем номенклатура созданных в ИКИ РАН солнечных датчиков ориентации может пополниться новым прибором на основе матричного фотоприёмника и широкоугольного объектива. В статье рассматриваются вопросы использования встроенной функции КМОП матрицы под названием «Чёрное Солнце». Приведено описание алгоритма, разработанного с учётом особенностей использования встроенной функции «Чёрное Солнце», а также рассмотрена и подтверждена натурными испытаниями возможность реализации алгоритма для построения широкоугольного матричного солнечного датчика.
Ключевые слова: солнечный датчик, матричное фотоприёмное устройство, алгоритм обработки изображения
Полный текстСписок литературы:
- Аванесов Г. А., Зиман Я. Л., Зарецкая Е. В. Куделин М. И., Никитин А. В., Форш А. А. Оптический солнечный датчик: Особенности конструкции и испытательного оборудования // Всерос. научно-техн. конф. «Современные проблемы ориентации и навигации космических аппаратов»: сб. тр. Таруса, 22–25 сент. 2008. М.: ИКИ РАН, 2009. С. 78–89.
- Гладышев А. И., Жуков А. О., Захаров А. И., Москатиньев И. В., Прохоров М. Е., Сысоев В. К., Ширшаков А. Е., Юдин А. Д. К вопросу совершенствования высокоточных солнечных датчиков и возможных путь его решения // Вестн. ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина». 2017. № 4(38). С. 41–46.
- Дроздова Т. Ю., Никитин А. В. Методика и результаты отработки программно-алгоритмического обеспечения оптических солнечных датчиков // Всерос. научно-техн. конф. «Современные проблемы ориентации и навигации космических аппаратов»: сб. тр. Таруса, 22–25 сент. 2008. М.: ИКИ РАН, 2009. С. 409–420.
- Дроздова Т. Ю., Катасонов И. Ю., Никитин А. В. Программно-алгоритмическое обеспечение оптического солнечного датчика // Всерос. научно-техн. конф. «Современные проблемы ориентации и навигации космических аппаратов»: сб. тр. Таруса, 22–25 сент. 2008. М.: ИКИ РАН, 2009. С. 90–103.
- Телевизионная съемка кометы Галлея / ред. Р. З. Сагдеев. М.: Наука, 1989. 295 с.
- Holst G. Camera Tutorial — How to choose and use the right camera for a microscopy application — part 1. Yearly conf. series Focus on microscopy. 2014. 103 p. https://www.pco.de/fileadmin/user_upload/pco-knowledge_base/20140412_FOM_CameraTutorial_PCO_fin_pdf.pdf.