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專利名稱：一種應(yīng)用于微小衛(wèi)星的大視場低功耗的地球敏感器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低功耗大視場的地球敏感器，應(yīng)用于微小衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
地球敏感器是衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)(ADCS)中一個(gè)重要的姿態(tài)測量器件，它通過確定地球中心在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系中的矢量方向，進(jìn)而借助于坐標(biāo)變換得到衛(wèi)星在空間中的方位，即衛(wèi)星的姿態(tài)。根據(jù)前端探測器敏感光譜波段的不同，地球敏感器可分為紅外地球敏感器、可見光地球敏感器和紫外地球敏感器。
目前衛(wèi)星上大多數(shù)采用的是紅外地球敏感器和可見光地球敏感器。紅外地球敏感器根據(jù)工作方式的不同可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。動(dòng)態(tài)紅外地球敏感器又可根據(jù)掃描方式的不同分為圓錐掃描式和擺動(dòng)掃描式。傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)紅外地球敏感器因包含有機(jī)械掃描裝置，故體積大、功耗高，另外掃描機(jī)構(gòu)長時(shí)間的運(yùn)動(dòng)會(huì)使敏感器產(chǎn)生振動(dòng)偏離，極大降低敏感器的測量精度。靜態(tài)紅外地球敏感器采用凝視型成像技術(shù)，不需要機(jī)械掃描裝置，其質(zhì)量、體積和功耗都小于動(dòng)態(tài)紅外地球敏感器，但由于其前端所使用紅外成像設(shè)備功耗往往較高(在數(shù)瓦的量級(jí))，仍然很難滿足微小衛(wèi)星對姿態(tài)敏感器低功耗的要求。可見光地球敏感器由于可以采用CMOS圖像傳感器來對地球成像，因而體積和功耗都可以做的很小，但是可見光地球敏感器只能工作在光照區(qū)。當(dāng)衛(wèi)星處于地球的陰影區(qū)域時(shí)，可見光地球敏感器將不能工作。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于微小衛(wèi)星的大視場低功耗的地球敏感器系統(tǒng)，該地球敏感器系統(tǒng)具有功耗低和可全天候工作的優(yōu)勢，非常適合應(yīng)用于微小衛(wèi)星上。
一種應(yīng)用于微小衛(wèi)星的大視場低功耗的地球敏感器系統(tǒng)，包括:可見光采集模塊、紅外光采集模塊和后端信號(hào)處理電路；
所述后端信號(hào)處理電路根據(jù)衛(wèi)星所處光照條件交替采集所述可見光采集模塊和紅外光采集模塊的圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的處理。
本發(fā)明中，當(dāng)所述的地球敏感器系統(tǒng)工作于光照區(qū)時(shí)，由可見光采集模塊采集可見光信號(hào)，當(dāng)所述的地球敏感器系統(tǒng)工作于地球的陰影區(qū)時(shí)，由紅外光采集模塊采集紅外光信號(hào)，因此，可以實(shí)現(xiàn)該地球敏感器系統(tǒng)的全天候工作；同時(shí)，后端信號(hào)處理電路可以根據(jù)光照條件使可見光采集模塊和紅外光采集模塊交替工作，從而可以實(shí)現(xiàn)低功耗。
作為優(yōu)選,所述的可見光米集模塊由可見光光學(xué)鏡頭和用于接收可見光光學(xué)鏡頭的光信號(hào)并產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的CMOS圖像傳感器組成；
所述的紅外光采集模塊由紅外光學(xué)鏡頭和用于接收紅外光學(xué)鏡頭的紅外信號(hào)并產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的紅外熱像儀組成；
所述的可見光光學(xué)鏡頭和紅外光學(xué)鏡頭為全景環(huán)形鏡頭。
本發(fā)明中，可見光采集模塊和紅外光采集模塊均使用了全景環(huán)形鏡頭，與常規(guī)的光學(xué)系統(tǒng)相比，其具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)景深大，不用調(diào)焦就可看清視場內(nèi)無遮攔的物體或目標(biāo)，而且成像清晰；
(2)視場角大，視場角可達(dá)90° X360°。
作為優(yōu)選，所述的衛(wèi)星所處的光照條件通過所述的CMOS圖像傳感器接收到的光信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行判斷，當(dāng)CMOS圖像傳感器從可見光光學(xué)鏡頭采集到的光信號(hào)的強(qiáng)度低于預(yù)設(shè)值時(shí)，即可確定微小衛(wèi)星已經(jīng)進(jìn)入地球陰影區(qū)，打開紅外光采集模塊使其處于工作狀態(tài)；當(dāng)CMOS圖像傳感器從可見光光學(xué)鏡頭采集到的光信號(hào)的強(qiáng)度高于預(yù)設(shè)值時(shí)，即可確定微小衛(wèi)星已經(jīng)進(jìn)入光照去，關(guān)閉紅外光采集模塊，由于紅外光采集模塊的功耗較高，此時(shí)可以很大程度上降低整套系統(tǒng)的功耗。由于不需要額外的傳感器，從而可以減小體積和重量。
作為優(yōu)選，所述的紅外熱像儀為非晶硅紅外微測輻射熱計(jì)，此時(shí)，可以進(jìn)一步降低紅外光采集模塊的功耗，克服了傳統(tǒng)紅外地球敏感器因功耗較高且需要制冷難以用于微小衛(wèi)星上的缺點(diǎn)。
作為優(yōu)選，所述的后端信號(hào)處理電路由圖像采集控制器、圖像存儲(chǔ)器、處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器組成；
所述的圖像采集控制器用于采集所述可見光采集模塊和紅外光采集模塊的圖像數(shù)據(jù)，由CPLD來實(shí)現(xiàn)；
所述的圖像存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)所述的圖像采集控制器采集到的圖像數(shù)據(jù)；當(dāng)處理器需要進(jìn)行圖像處理時(shí)，圖像數(shù)據(jù)將會(huì)被從圖像存存儲(chǔ)器中讀出，圖像存儲(chǔ)器由SRAM實(shí)現(xiàn)，與CPLD連接在一起，作為進(jìn)一步的優(yōu)選，在該套系統(tǒng)中SRAM —共有兩塊；
所述的處理器用于讀出圖像存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行圖像處理；所述的處理器是整個(gè)后端信號(hào)處理電路的核心，處理器由DSP來實(shí)現(xiàn)；當(dāng)DSP得到衛(wèi)星當(dāng)前的姿態(tài)信息后，DSP通過SPI 口將衛(wèi)星的姿態(tài)信息發(fā)送給星務(wù)計(jì)算機(jī)；另外DSP也完成了對CMOS圖像傳感器的配置工作，并控制CPLD是否開始采集圖像數(shù)據(jù)，DSP通過EMA 口與CPLD相連接；
所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于臨時(shí)存儲(chǔ)所述處理器進(jìn)行圖像處理時(shí)產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)；所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可由SDRAM來實(shí)現(xiàn)，SDRAM接在DSP的EMB 口上；
所述的程序存儲(chǔ)器用于固化所述處理器中的程序代碼和存儲(chǔ)系統(tǒng)掉電后需要保存的數(shù)據(jù)；程序存儲(chǔ)器可由FLASH來實(shí)現(xiàn)，接在DSP的EMA 口上。
所述的CMOS圖像傳感器和紅外熱像儀接在CPLD的通過10 口上。
所述的可見光采集模塊和紅外光采集模塊的工作流程可表述為:DSP完成對CMOS圖像傳感器或紅外熱像儀的配置后，并向CPLD發(fā)送開始工作命令。此時(shí)CPLD不斷采集CMOS圖像傳感器或紅外熱像儀輸出的圖像數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存入SRAM中。當(dāng)DSP開始圖像處理時(shí)，DSP通過CPLD將一幀圖像數(shù)據(jù)從SRAM中搬出，并存入SDRAM中，隨后DSP開始圖像處理。在得到衛(wèi)星的姿態(tài)信息后，DSP通過SPI 口將衛(wèi)星的姿態(tài)信息傳遞給星務(wù)計(jì)算機(jī)，并開始下一幀圖像處理。當(dāng)DSP在進(jìn)行圖像處理的過程中，CPLD—直在進(jìn)行圖像的采集和存儲(chǔ)。在該套信號(hào)處理電路中，圖像采集和圖像處理是獨(dú)立的，可同時(shí)進(jìn)行的。
作為優(yōu)選，所述的處理器在進(jìn)行圖像處理時(shí)，首先定位地球像的圓心位置，再解算出衛(wèi)星當(dāng)前的姿態(tài)信息。
作為進(jìn)一步的優(yōu)選，定位地球像的圓心位置包括圓心捕獲和圓心精確定位兩個(gè)步驟。一旦完成地球中心的捕獲，在后續(xù)計(jì)算中可以將上一次找出地球像的圓心位置，當(dāng)做本次圖像處理中地球像的粗略圓心位置，據(jù)此排除干擾點(diǎn)后，再利用精確定位算法快速找出本次地球像的精確圓心位置。
作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的圓心捕獲中，使用Hough變換找出地球圓心的粗略位置；
所述的圓心精確定位的方法為最小二乘法。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
(I)本發(fā)明中當(dāng)衛(wèi)星處于陰影區(qū)時(shí)，紅外光采集模塊工作，可見光采集模塊關(guān)閉，而當(dāng)衛(wèi)星處于光照區(qū)時(shí)可見光采集模塊工作而紅外光采集模塊關(guān)閉；由于紅外光采集模塊的功耗往往較高，關(guān)閉紅外光采集模塊，可以很大程度上降低整套系統(tǒng)的功耗。同時(shí)，避免紅外光采集模塊連續(xù)長時(shí)間工作，可極大地延長了紅外光采集模塊的工作壽命。
( 2 )本發(fā)明中，使用了新型的紅外熱像儀極大降低了紅外光采集模塊的功耗，克服了傳統(tǒng)紅外地球敏感器因功耗較高且需要制冷難以用于微小衛(wèi)星上的缺點(diǎn)。
(3)本發(fā)明中，后端處理電路設(shè)計(jì)時(shí)，將圖像的采集和圖像處理模塊分開。CPLD負(fù)責(zé)圖像的采集，而DSP負(fù)責(zé)圖像處理；圖像處理和圖像采集可以同時(shí)進(jìn)行，這在很大程度上提高了地球敏感器進(jìn)行衛(wèi)星姿態(tài)測量的速度。
(4)本發(fā)明中，在進(jìn)行圖像處理，定位地球像的圓心位置時(shí)，采用了基于先驗(yàn)信息的圓心定位方法。整個(gè)定位圓心的過程分為兩個(gè)步驟:(I)粗定位；(2)細(xì)定位。在粗定位中，使用Hough變換找出地球圓心的粗略位置，在細(xì)定位中使用最小二乘法精確定位圓心。一旦完成地球中心的捕獲，在后續(xù)計(jì)算中可以將上一次找出地球像的圓心位置，當(dāng)做本次圖像處理中地球像的粗略圓心位置，據(jù)此排除干擾點(diǎn)后，再利用最小二乘法，快速找出本次地球像的精確圓心位置。


圖1是本發(fā)明的可見地球敏感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成框圖2是本發(fā)明中全景環(huán)形鏡頭的原理示意圖3是本發(fā)明中的數(shù)字信號(hào)處理電路框圖4是本發(fā)明中的圖像畸變修復(fù)示意圖5是本發(fā)明中的地球敏感器詳細(xì)工作流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)例和附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于此。
如圖1所示，地球敏感器系統(tǒng)包括:光學(xué)鏡頭、成像系統(tǒng)和后端信號(hào)處理電路，其中，光學(xué)鏡頭包括可見光光學(xué)鏡頭和紅外光學(xué)鏡頭，都使用全景環(huán)形鏡頭，用于增大視場角。成像系統(tǒng)包括CMOS圖像傳感器和紅外熱像儀，主要用于對地球進(jìn)行成像，而后端信號(hào)處理電路用于采集成像系統(tǒng)輸出的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行圖像處理進(jìn)而計(jì)算出衛(wèi)星當(dāng)前的姿態(tài)信肩、O
上述的光學(xué)鏡頭采用了全景環(huán)形鏡頭(PAL)，其基于“平面圓柱投影”(FCP)方法，工作原理如圖2所示。與傳統(tǒng)光學(xué)的中心投影法不同，全景環(huán)形鏡頭也就是說，它假定了環(huán)繞觀察者的空間幾何結(jié)構(gòu)是圓柱形的，這個(gè)圓柱的半徑和瞭望距離相等，一個(gè)全景的像可以顯示出這個(gè)虛擬的圓柱的柱壁。這樣，把像的投影轉(zhuǎn)換到一個(gè)與圓柱的軸垂直的平面上，就形成了一個(gè)3D的全景環(huán)形像。像中的點(diǎn)和實(shí)際的點(diǎn)是1:1的對應(yīng)關(guān)系。如圖2所示，在平面圓柱投影法中，能夠成像的部分是α角的兩條邊繞光軸ζ旋轉(zhuǎn)360°后所形成的三維立體區(qū)域。這一區(qū)域被投影到二維像平面上的一個(gè)圓環(huán)內(nèi)，這個(gè)圓環(huán)就是環(huán)形成像平面2。而錐角2β角的兩邊繞ζ軸旋轉(zhuǎn)360°后所形成的圓錐區(qū)域是不能成像的，這一區(qū)域在二維平面上對應(yīng)內(nèi)徑以內(nèi)的圓形盲區(qū)I。顯然，增大α并減小β可以增大成像視場，但是這兩個(gè)參數(shù)值受到現(xiàn)有玻璃的折射系數(shù)的限制。環(huán)形FCP像的寬度對應(yīng)著所能得到的α的值，像面上的每一個(gè)同心圓是與光軸成同一角度的點(diǎn)的軌跡。環(huán)形透鏡產(chǎn)生的環(huán)形像的寬度對應(yīng)于側(cè)向視場范圍，而像上的同心圓上的點(diǎn)相對光軸有著相同的傾斜角。全景環(huán)形鏡頭在成像上雖然存在一個(gè)盲區(qū)1，但是由于地球是一個(gè)很大的球體，所以中心的盲區(qū)不會(huì)對地球敏感器正常工作產(chǎn)生影響。
成像系統(tǒng)是整個(gè)地球敏感器中非常關(guān)鍵的部分。傳統(tǒng)的地球敏感器系統(tǒng)難以應(yīng)用于微小衛(wèi)星上的主要原因就是因?yàn)槌上裣到y(tǒng)所需要的功耗太高。為了克服這個(gè)問題，本發(fā)明中，可見光采集模塊使用了 CMOS圖像傳感器，而紅外光采集模塊使用了紅外熱像儀。CMOS圖像傳感器正常工作時(shí)功耗可低到0.2W水平，而紅外熱像儀正常工作時(shí)功耗也僅為0.6W左右，二者的功耗都很低。CMOS圖像傳感器和紅外熱像儀的配置簡單，并可直接輸出數(shù)字信號(hào)，可直接與后端信號(hào)處理電路相連，中間不需要任何的模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置。
后端信號(hào)處理電路主要是采集圖像數(shù)據(jù)和進(jìn)行圖像處理。該數(shù)后端信號(hào)處理電路的組成框圖如圖3所示，主要由圖像采集控制器、圖像存儲(chǔ)器、處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器組成。本實(shí)施例中CPLD作為圖像采集控制器，SRAM作為圖像存儲(chǔ)器，DSP作為核心處理器，SDRAM作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，F(xiàn)LASH作為程序存儲(chǔ)器。CPLD的主要功能是采集CMOS圖像傳感器和紅外熱像儀輸出的圖像數(shù)據(jù)，并且將圖像數(shù)據(jù)存進(jìn)SRAM中，當(dāng)DSP需要進(jìn)行圖像處理時(shí)，CPLD將圖像數(shù)據(jù)從SRAM中讀出，并將圖像數(shù)據(jù)傳送給DSP。CPLD在采集圖像數(shù)據(jù)時(shí)，主要通過檢測CMOS圖像傳感器和紅外熱像儀提供的像素時(shí)鐘信號(hào)、行同步信號(hào)和幀同步信號(hào)來采集數(shù)據(jù)。作為圖像存儲(chǔ)器，SRAM共有兩塊，直接連接在CPLD的通用10上。CPLD在采集圖像數(shù)據(jù)時(shí)，交替將圖像數(shù)據(jù)寫到這兩塊SRAM中。DSP是整個(gè)后端信號(hào)處理電路的核心器件。DSP完成了對CMOS圖像傳感器的配置工作，并控制CPLD是否開始采集CMOS圖像傳感器和紅外熱像儀輸出的圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)DSP要進(jìn)行圖像處理時(shí)，DSP會(huì)通過EMA 口，經(jīng)CPLD將圖像數(shù)據(jù)從SRAM中讀出，存進(jìn)SDRAM中。隨后DSP開始圖像處理，定位地球像的中心位置，進(jìn)而解算處衛(wèi)星當(dāng)前的姿態(tài)信息，并通過SPI 口將衛(wèi)星的姿態(tài)信息傳遞給星務(wù)計(jì)算機(jī)。DSP在進(jìn)行圖像處理的過程中，全部的中間數(shù)據(jù)都保存至SDRAM中，SDRAM連接在DSP的EMB 口。FLASH連接在DSP的EMA 口，主要是存儲(chǔ)了 DSP運(yùn)行的程序代碼。
DSP執(zhí)行圖像處理算法的步驟如下所示:
第一步:邊緣提取。要想定位地球像的中心位置，首先要確定地球像的邊緣信息，該系統(tǒng)使用了 Sobel算子來提取地球像的邊緣點(diǎn)。Sobel算子是根據(jù)像素灰度變化在邊緣點(diǎn)處達(dá)到最大值這一原理進(jìn)行邊緣檢測。
第二步:邊緣細(xì)化。由于地球周圍存在大氣層，會(huì)對光線產(chǎn)生一定的散射作用，造成拍攝到的地球像的邊緣是模糊，提取到的地球邊緣也是有一定的寬度，故要進(jìn)行邊緣細(xì)化。本發(fā)明中的邊緣細(xì)化方案為:對已利用Sobel算子得到的原圖像邊緣圖再次進(jìn)行邊界提取，這樣我們就會(huì)得到邊緣圖的邊界。
第三步:畸變修復(fù)。使用全景鏡頭后，地球像產(chǎn)生了畸變，地球的邊緣已不再為標(biāo)準(zhǔn)的圓弧，我們將地球像的邊緣點(diǎn)轉(zhuǎn)化到半球面上，從而對圖像進(jìn)行畸變修復(fù)。其修復(fù)思想為:已知全景環(huán)形鏡頭(PAL)是基于柱面坐標(biāo)進(jìn)行成像的，如果將邊緣圖上每一個(gè)邊界點(diǎn)轉(zhuǎn)換到半徑為R (可任意設(shè)定)的球面上，那么圓形的邊界仍將是標(biāo)準(zhǔn)的圓弧，圖4是本發(fā)明中的圖像畸變修復(fù)示意圖。
第四步:使用三維Hough變換定位地球像的圓心粗略位置。地球像的邊緣點(diǎn)在球面上所形成的圓弧，可看做是一個(gè)空間平面與該球面的交線，該平面的法向量與球心O和地球像的圓心在球面上對應(yīng)點(diǎn)的連線平行，因此只要知道平面的表達(dá)式，就可以確定地球像的圓心在球面坐標(biāo)上的位置，進(jìn)而得出地球像圓心在全景圖片中的位置。求地球像的圓心問題轉(zhuǎn)為求空間平面表達(dá)式的問題。
第五步:刪除干擾點(diǎn)。地球像的邊緣點(diǎn)到地球中心點(diǎn)的距離d是相等，且這個(gè)距離也是固定不變的。當(dāng)球面上的邊緣點(diǎn)到中心點(diǎn)的距離滿足約束條件時(shí)，該邊緣點(diǎn)即為地球像的真實(shí)邊緣點(diǎn)。其余邊緣點(diǎn)可以看成是噪聲點(diǎn)，據(jù)此我們就可以剔除那些干擾點(diǎn)。
第六步:最小二乘法求取地球圖像的精確圓心坐標(biāo)。
第七步:當(dāng)要求取下一幀圖像中地球像的中心坐標(biāo)時(shí)，可把上一陣圖像中地球像的中心坐標(biāo)位置，當(dāng)做本幀圖像中地球像的粗略中心坐標(biāo)位置。重復(fù)步驟五和六即可。
該地球敏感器的工作流程如圖5所示，其具體步驟如下:
第一步:系統(tǒng)初始化。系統(tǒng)初始化包括了 DSP內(nèi)部模塊的初始化和對CMOS圖像傳感器和紅外熱像儀的配置。DSP內(nèi)部模塊的初始化主要有EMIFA、EMIFB、系統(tǒng)電源模塊和內(nèi)部時(shí)鐘PLL模塊的初始化。CMOS圖像傳感器和紅外熱像儀的配置主要是通過DSP的兩個(gè)GPIO 口來模擬SCCB總線進(jìn)而對CMOS圖像傳感器和紅外熱像儀內(nèi)部寄存器進(jìn)行配置。
第二步:當(dāng)DSP收到星務(wù)計(jì)算機(jī)發(fā)送的地球敏感器開始工作的指令后，DSP控制CPLD開始采集圖像。當(dāng)CPLD采集完一幀圖像后，給DSP發(fā)送一個(gè)開始讀取數(shù)據(jù)的命令。
第三步:DSP通過EMA 口將一幀圖像數(shù)據(jù)讀出并存入SDRAM中
第四步:DSP進(jìn)行圖像處理，找出地球像的中心位置，計(jì)算出衛(wèi)星當(dāng)前的姿態(tài)角，并通過SPI 口將姿態(tài)角信息傳遞給星務(wù)計(jì)算機(jī)。完成第四步后繼續(xù)開始執(zhí)行第三步。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于微小衛(wèi)星的大視場低功耗的地球敏感器系統(tǒng)，其特征在于，包括:可見光采集模塊、紅外光采集模塊和后端信號(hào)處理電路； 所述后端信號(hào)處理電路根據(jù)衛(wèi)星所處光照條件交替采集所述可見光采集模塊和紅外光采集模塊的圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于微小衛(wèi)星的大視場低功耗的地球敏感器系統(tǒng)，其特征在于，所述的可見光采集模塊由可見光光學(xué)鏡頭和用于接收可見光光學(xué)鏡頭的光信號(hào)并產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的CMOS圖像傳感器組成； 所述的紅外光采集模塊由紅外光學(xué)鏡頭和用于接收紅外光學(xué)鏡頭的紅外信號(hào)并產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的紅外熱像儀組成； 所述的可見光光學(xué)鏡頭和紅外光學(xué)鏡頭為全景環(huán)形鏡頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于微小衛(wèi)星的大視場低功耗的地球敏感器系統(tǒng)，其特征在于，所述的衛(wèi)星所處的光照條件通過所述的CMOS圖像傳感器接收到的光信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行判斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于微小衛(wèi)星的大視場低功耗的地球敏感器系統(tǒng)，其特征在于，所述的紅外熱像儀為非晶硅紅外微測輻射熱計(jì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于微小衛(wèi)星的大視場低功耗的地球敏感器系統(tǒng)，其特征在于，所述的后端信號(hào)處理電路由圖像采集控制器、圖像存儲(chǔ)器、處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器組成； 所述的圖像采集控制器用于采集所述可見光采集模塊和紅外光采集模塊的圖像數(shù)據(jù)； 所述的圖像存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)所述的圖像采集控制器采集到的圖像數(shù)據(jù)； 所述的處理器用于讀出圖像存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行圖像處理； 所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于臨時(shí)存儲(chǔ)所述處理器進(jìn)行圖像處理時(shí)產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)； 所述的程序存儲(chǔ)器用于固化所述處理器中的程序代碼和存儲(chǔ)系統(tǒng)掉電后需要保存的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于微小衛(wèi)星的大視場低功耗的地球敏感器系統(tǒng)，其特征在于，所述的處理器在進(jìn)行圖像處理時(shí)，首先定位地球像的圓心位置，再解算出衛(wèi)星當(dāng)前的姿態(tài)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于微小衛(wèi)星的大視場低功耗的地球敏感器系統(tǒng)，其特征在于，定位地球像的圓心位置包括圓心捕獲和圓心精確定位兩個(gè)步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于微小衛(wèi)星的大視場低功耗的地球敏感器系統(tǒng)，其特征在于，所述的圓心捕獲中，使用Hough變換找出地球圓心的粗略位置； 所述的圓心精確定位的方法為最小二乘法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于微小衛(wèi)星的大視場低功耗的地球敏感器系統(tǒng)，一種應(yīng)用于微小衛(wèi)星的大視場低功耗的地球敏感器系統(tǒng)，包括可見光采集模塊、紅外光采集模塊和后端信號(hào)處理電路；所述后端信號(hào)處理電路根據(jù)衛(wèi)星所處光照條件交替采集所述可見光采集模塊和紅外光采集模塊的圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的處理。可見光地球敏感器和紅外地球敏感器均使用了全景環(huán)形鏡頭，實(shí)現(xiàn)了360°大視場成像。該地球敏感器系統(tǒng)使用了功耗極低的CMOS圖像傳感器和非制冷紅外熱像儀來對地球進(jìn)行成像，最終極大地降低系統(tǒng)的總體功耗。
文檔編號(hào)G01C21/02GK103175527SQ20131007419
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者金仲和, 王昊, 郭振東, 白劍, 蒙濤 申請人:浙江大學(xué)