[发明专利]一种高帧频太阳敏感器及其实现方法

权利要求书

1.一种高帧频太阳敏感器，其特征在于，该敏感器包括：

光学系统，用于形成太阳光斑；

图像采集模块，用于通过全帧图像采集得到太阳光斑图像，还用于采集ROI窗口的太阳光斑图像；

计算模块，用于计算所述太阳光斑图像内的各光斑的质心坐标，并根据光斑的质心坐标计算太阳姿态角；还用于计算所述ROI窗口的太阳光斑图像内各光斑的质心坐标，根据光斑的质心坐标计算太阳姿态角并输出；

预测模块，用于根据计算模块所得到的当前太阳光斑图像，以及前一太阳光斑图像中同一小孔对应的光斑的质心坐标，预测该小孔对应的光斑在下一太阳光斑图像中的位置；

第一控制模块，用于设置ROI窗口大小，以及根据所预测出的位置和预先设置的感兴趣区域ROI窗口大小对所述图像采集模块进行ROI窗口的配置，还用于发送控制信息，命令图像采集模块执行ROI窗口的太阳光斑图像采集。

2.根据权利要求1所述高帧频太阳敏感器，其特征在于，该敏感器进一步包括：

计数模块，用于对全帧采集的图像内的光斑进行计数，得出全帧采集的图像内的光斑数目并存储，并用于对所述ROI窗口的太阳光斑图像内的光斑进行计数，得出所述ROI窗口的太阳光斑图像内的光斑数目；

判断模块，用于判断所述ROI窗口的太阳光斑图像内的光斑数目与全帧采集的图像所获得的光斑数目是否相等，并输出判断结果；

第二控制模块，用于根据判断模块输出的结果控制图像采集模块返回执行全帧图像采集或控制计算模块计算ROI窗口内的各光斑的质心坐标，并根据光斑的质心坐标计算太阳姿态角。

3.根据权利要求1或2所述高帧频太阳敏感器，其特征在于，所述计算模块包括：

质心计算模块，用于利用流水线结构，计算所述太阳光斑图像内的各光斑的质心坐标；

姿态角计算模块，用于根据光斑的质心坐标计算太阳姿态角。

4.根据权利要求1或2所述高帧频太阳敏感器，其特征在于，所述预测模块包括：

位移计算模块，用于计算同一小孔对应的光斑在x轴方向的位移，还用于计算同一小孔对应的光斑在y轴方向的位移；

位置确定模块，用于确定所述小孔对应的光斑在下一太阳光斑图像中的位置。

5.一种高帧频太阳敏感器实现方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、全帧图像采集，获得太阳光斑图像，计算所获得的太阳光斑图像的各光斑的质心坐标，并根据光斑的质心坐标计算太阳姿态角；

B、重复执行步骤A至少一次后，执行步骤C；

C、根据得到的当前太阳光斑图像，以及前一太阳光斑图像中同一小孔对应的光斑的质心坐标，预测该小孔对应的光斑在下一太阳光斑图像中的位置，并根据所预测出的位置和预设的ROI窗口大小进行ROI窗口的配置；

D、采集ROI窗口的太阳光斑图像，计算所采集到的ROI窗口的太阳光斑图像内各光斑的质心坐标，并根据光斑的质心坐标计算太阳姿态角，返回步骤C。

6.根据权利要求5所述高帧频太阳敏感器实现方法，其特征在于，所述采集ROI窗口的太阳光斑图像后计算质心坐标前，步骤D还包括：

判断所述ROI窗口的太阳光斑图像内的光斑数目与全帧采集的图像所获得的光斑数目是否相等，如果相等，计算ROI窗口内各光斑的质心坐标，并根据光斑的质心坐标计算太阳姿态角；如果不相等，返回步骤A。

7.根据权利要求5或6所述高帧频太阳敏感器实现方法，其特征在于，所述计算太阳光斑图像内的各光斑质心坐标包括：

a、在当前时钟周期内，计算再前一像素灰度值和坐标值的乘积，并将算得的乘积与已处理的同一光斑所有像素灰度值和坐标值乘积的累加值进行累加；识别前一像素所属光斑，将前一像素作为再前一像素；并读取当前像素作为前一像素缓存；

b、重复步骤a，直到处理完整个所述太阳光斑图像后，分别使用计算所得到的各个光斑灰度值和x轴坐标值乘积的累加值除以该光斑灰度值的累加值，并将所得到商作为对应光斑的质心的x轴坐标，以及分别使用计算所得到的各个光斑灰度值和y轴坐标值乘积的累加值除以该光斑灰度值的累加值，并将所得到的商作为对应光斑的质心的y轴坐标。