JPH01214713A

JPH01214713A - 突抜走査型地球センサ

Info

Publication number: JPH01214713A
Application number: JP63040425A
Authority: JP
Inventors: Akio Kato; 昭夫加藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-02-23
Filing date: 1988-02-23
Publication date: 1989-08-29
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPH07111351B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は突抜走査型地球センナに関し、特に宇宙航行体
に搭載され、地球に対する姿勢を計測する突抜走査型地
球センサに関する。

（従来の技術）周知のように、宇宙航行体に搭載される突抜走査型地球
センサは、２つの赤外線検出器を有し、この２つの赤外
線検出器それぞれの、検出ビームで地球の異なる部位を
地球の視角幅よりも広い間隔の走査幅でもって平行に往
復走査し、その結果得られる地球放射赤外線についての
２つの検出信号の両方又はいずれか一方に基づいて宇宙
航行体の地球に対するピッチ角又はロール角の少なくと
も一方を計測する装置である。以下、第３図および第４
図を参照して動作原理を説明する。

第３図は、地球の赤道上を西から東へ進む軌道において
地球を走査する場合の赤外線検出器の検出ビーム（以下
、「視野ビーム」という）の走査軌道（Ｌｌ、Ｌ２）と
地球ディスク（Ｅｔ”Ｅ２）との相対関係を示す、第３
図において、Ｌｌは地球の北半球側チャネル（以下、「
ｎチャネルｊという）ビームの走査軌跡、Ｌ２は地球の
南半球側チャネル（以下、「Ｓチャネル」という）ビー
ムの走査軌跡である。また、地球ディスクＥ１は地球が
当該センサの視野ビームの走査範囲内にあって走査軌跡
ｔｈ同ｔ２が共に突抜ける場合を示す。

一方、地球ディスクＥ２〜同Ｅ５は地球が当該センサの
視野ビームの走査範囲の端の方に片寄り走査軌跡Ｌｌ＋
同ｔ２が突抜けない場合を示す。

次に、第４図は赤外線検出・器の検出信号を示す。

第４図において、第４図（１）は走査の時間基準を与え
る走査パルスＰ、。を示し、ｔｌは１往復走査期間であ
り、その前半であるｔ２は西から東への片側走査期間、
後半である１Ｓは東から西への片側走査期間である。ま
た、第４図（２）に示すリファレンスパルスｐ　ｒ＠は
ビームが各片側走査の中央にあるタイミングを表すパル
スである。

一方、赤外線検出器の検出信号はアナログ検出信号（第
４図（４）（６）（１０））とこれに基づき生成したデ
ィジタル検出信号（第４図（３）（５）（７）（１１）
）とからなるが、第４図（３）（４）はピッチ角・ロー
ル角が共に０であり地球ディスクが第３図に図示するＥ
！となっている場合のものを示す、即ち、ディジタル検
出信号（第４図（３））の各パルスはリファレンスパル
スＰ、の変化点において左右対称となる位置にあり、し
かも各パルスのパルス幅はｎチャネルとＳチャネルで等
しくなっている。

そして、ピッチ角がＯでなくなると、ディジタル検出信
号の各パルスがリファレンスパルスｐ　ｒｅに対して非
対称になるので、ディジタル検出信号とリファレンスパ
ルスＰｒ、どの角度関係からピッチ角を求めることがで
きる。また、ロール角が０でなくなると、ｎチャネルと
Ｓチャネルとでディジタル検出信号の各パルスのパルス
幅が異なるので、これらパルス幅からロール角を求める
ことができる。゛ところで、当該センサを搭載する宇宙航行体が例えば静
止軌道上にある場合、時期によっては、太陽と地球と宇
宙航行体の位置関係から、地球センサの視野ビームが太
陽を走査する場合もある。

このような場合には、ディジタル検出信号には例えば第
４図（５）で符号２０１で示すように。

太陽を走査したこと（以下、これを「太陽干渉」と称す
る）による余分なパルスが含まれることになるので、計
測したデータも誤差を多く含み宇宙航行体の姿勢を乱す
原因となる。

そこで、この種の突抜走査型地球センサでは、２つの赤
外線検出器が同時には太陽を走査しないようにその配置
関係を定め、他の太陽を走査していないチャネルのみで
計測できる処置が採れるようになっている。

即ち、太陽干渉を受けたことを検出し、計測モードの切
り替えを行うのであるが、その検出手段として従来は、
例えば太陽センサ等の特別のセンサを実装して太陽干渉
を検出する方式、あるいは第４図（５）に示す太陽干渉
によるパルス２０１を検出する方式等が採用されていた
。

なお、この種の突抜走査型地球センサでは、ピッチ角と
ロール角の双方を計測する場合、またはいずれか一方を
計測する場合がある。また、ｎチャネルとＳチャネルの
それぞれの検出信号のうち一方を基準信号で置き換え、
他方のみで計測をすることができるようにもするのが通
例である。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、太陽干渉を検出するために特別なセンサ
を用いる場合には、システムが複雑となり重量増となる
という問題点がある。

また、地球センサのディジタル検出信号に余分なパルス
を検出する方法では、太陽と地球の像が充分に離隔して
いる場合にはそのディジタル検出信号は例えば第４図（
５）に示すようになり、余分なパルス２０１の検出でも
って太陽干渉を検出できる。しかし、太陽と地球の像が
接近してくると正しい検出ができなくなり、また全く検
出できない場合があるという問題点がある。即ち、太陽
と地球の像が重ならない程度の接近である場合のアナロ
グ検出信号は例えば第４図（６）に示すようになり、太
陽検出信号２０２と地球検出信号（地球のエツジ検出）
は識別可能に存在する。

しかし、この場合、太陽検出信号２０２の検出レベルが
非常に大きいので地球検出信号２０３に影響を与え、こ
れのディジタル検出信号を形成すると第４図（７）に符
号２０４で示すように太陽干渉の影響を受けて消えてし
まうパルスが生じ、正しい検出ができない、また、太陽
と地球の像が、重なる程度に接近すると、アナログ検出
信号は例えば第４図（１０）に示すようになり、地球検
出信号の一部が消えてしまう、この場合のディジタル検
出信号は第４図（１１）のようになり、余分なパルスは
含まれておらず太陽干渉の検出ができない、第４図（１
１）に示すディジタル検出信号は一見正しいようにも思
えるが、パルス幅が広くなっており、誤った検出信号で
ある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は、太陽を走査したことを簡単な回路構成
で確実に検出でき、正しく計測モードを制御できる突抜
走査型地球センサを提供することにある。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するために、本発明の突抜走査型地球セ
ンサは次の如き構成を有する。

即ち、本発明の突抜走査型地球センサは、２つの赤外線
検出器それぞれの検出ビームで地球の異なる部位を地球
の視角幅よりも広い間隔の走査幅でもって平行に往復走
査しその結果得られる２つの検出信号の両方又はいずれ
か一方をディジタル化した信号に基づいて宇宙航行体の
地球に対する姿勢を計測する突抜走査型地球センサにお
いて；前記検出信号の信号レベルと基準レベルとの大小
関係から該検出信号に太陽走査に起因する信号が含まれ
ていることを検出する検出手段と；　前記検出手段の出
力を受けて太陽を走査範囲内に含まない方の赤外線検出
器の出力信号に基づき前記計測が行われるように切替制
御する制御手段と；を備えたことを特徴とするものであ
る。

（作　用）次に、前記の如く構成される本発明の突抜走査型地球セ
ンサの作用を説明する。

ある赤外線検出器の検出ビームの走査範囲内に太陽が存
在すると、その検出信号の信号レベルは地球検出の信号
レベルよりも相当に大きくなる。

そこで、基準レベルは地球検出の信号レベルも大きな適
宜値に設定してあり、この基準レベルを検出信号レベル
が越えるとき、当該赤外線検出器は太陽を走査したと判
断し、太陽を走査していないもう一方の赤外線検出器の
出力信号による計測に切り替えるのである。

従って、本来の地球検出信号が影響を受けてディジタル
検出信号中に地球パルスがなくなるような場合でも、太
陽を走査したことを確実に判別でき、計測モードの切替
制御を正しく行うことができる。

また、検出手段は公知のコンパレータを用いて構成でき
るから、簡素な構成とすることができる。

つまり、従来のように太陽センサ等の特別なセンサを用
いて太陽を検出するのではないから、重量増加等の問題
を生じないのである。

（実　施　例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る突抜走査型地球センサ
を示す、この突抜走査型地球センサは、ｎチャネル赤外
線検出器１と、Ｓチャネル赤外線検出器２と、ｎチャネ
ルアナログ信号処理回路３と、Ｓチャネルアナログ信号
処理回路４と、太陽干渉有無判定回路５と、モード制御
回路６と、ピッチ・ロール計測回路７と、光学式エンコ
ーダ８と、エンコーダ処理回路９と、駆動コイル１０と
、走査ミラー駆動回路１１とで基本的に構成される。

２つの赤外線検出器（１，２）それぞれの検出ビームは
ミラーによって往復走査させられるが、駆動コイル１０
はこのミラーを駆動するためのコイルであってその励磁
電流は走査ミラー駆動回路１１から供給される。即ち、
走査ミラー駆動回路は走査を管理する回路であって前記
走査パルスＰ、。を作成してピッチ・ロール計測回路７
へ与える。

また、光学式エンコーダ８は光学的に走査角度の増分を
検出し、それを電気信号へ変換してエンコーダ処理回路
９へ与える。これを受けてエンコ−ダ処理回路９は、ピ
ッチ・ロール計測に必要な角度クロック（前記リファレ
ンスパルスＰｒ０等）を作成し、それをピッチ・ロール
計測回路７へ与える。そして、ピッチ・ロール計測回路
７はモード制御回路６の指示に従って２つのアナログ信
号処理回路（３，４）の両方または一方の出力を選択し
、ピッチ・ロール角を計測する。

ところで、２つのアナログ信号処理回路（３゜４）は、
例えば第２図に示すように、赤外線検出器の微弱な出力
信号を増幅する前置増幅器３１と、その出力をろ液処理
して例えば第４図（４）に示すようなアナログ検出信号
Ｖを出力するバンドパスフィルタ３２と、アナログ検出
信号Ｖを一方の入力に並列的に受けるコンパレータ３３
〜同３６とで基本的に構成される。コンパレータ３３と
同３４はディジタル検出信号を形成するためのものであ
って、コンパレータ３３は他方の入力に正側の比較電圧
ｖ８やが印加されアナログ検出信号Ｖの正側信号レベル
（例えば第４図（４）参照）が比較電圧ＶＥ＋を越えて
いる期間宛地球パルス（イ）を出力する。また、コンパ
レータ３４は他方の入力に負側の比較電圧ｖ８−が印加
されアナログ検出信号Ｖの負側信号レベルが比較電圧Ｖ
Ｂ−を越えている期間宛地球パルス（ロ）を出力する。

この２つの地球パルス（イ）と同（ロ）はピッチ・ロー
ル計測回路７へ入力し、そこで例えば第４図（３）に示
すようなディジタル検出信号が形成されることになる。

一方、コンパレータ３５と同３６は、アナログ検出信号
Ｖが例えば第４図（６）に示すようなものである場合に
太陽干渉を検出しそれを太陽干渉有無判定回路５へ連絡
するものである。即ち、コンパレータ３５は他方の入力
に正側の比較電圧Ｖ、＋が印加され、またコンパレータ
３６は他方の入力に負側の比較電圧Ｖ、−が印加される
。そして、比較電圧Ｖ、＋は地球検出信号の最大値より
も高い適宜レベルに、また比較電圧Ｖ、−は地球検出信
号の最小値よりも低い適宜レベルにそれぞれ設定しであ
る。その結果、コンパレータ３５では、アナログ検出信
号Ｖの正側信号レベルが比較電圧ｖ３゜を越えている期
間宛太陽干渉有（＋）信号（ハ）を出力する（第４図（
８））、また、コンパレータ３６では、アナログ検出信
号Ｖの負側信号レベルが比較電圧Ｖ、−を越えている期
間宛太陽干渉有（−）信号（ニ）を出力する（第４図（
９））。

従って、コンパレータ３５および同３６は検出手段を構
成することになる。

太陽干渉有無判定回路５は、両アナログ信号処理回路（
３，４）における前記コンパレータ３５および同３６の
出力状態を１往復走査期間中チエツクし、太陽干渉有（
＋）信号（ハ）または太陽干渉有（−）信号（ニ）若し
くは両者を出力するコンパレータがあれば、そのアナロ
グ信号処理回路に対応した赤外線検出器が太陽を走査し
たと判定し、その旨をモード制御回路６へ通知する。

従って、この太陽干渉有無判定回路５は制御手段を構成
しているのであって、太陽干渉有りと判定した場合には
、例えば出力レベルを“１”に、そうでない場合には出
力レベルを°°０”にそれぞれ設定する。

モード制御回路６は、外部から与えられるコマンドが「
イネーブル」であるときは、太陽干渉有無判定回路５の
出力内容をピッチ・ロール計測回路７と走査ミラー駆動
回路１１とに通知する。

その結果、例えば太陽干渉有無判定回路５の出力が°“
１”レベルであれば、ピッチ・ロール計測回路７は第４
図（７）に示すディジタル検出信号は使用しないで第４
図（３）に示すディジタル検出信号に基づく計測動作を
行う、即ち、アナログ信号処理回路３と同４の中、両者
の出力信号を用いていた場合には一方を無視して他方の
みを採用し、また、いずれか一方の出力信号を用いてい
た場合にはいずれか他方の出力信号を採用することに変
更するのである。そして、後者の場合には２つの赤外線
検出器（１，２）の一方は休止状態にあるから走査ミラ
ー駆動回路１１がその休止状態にある方の赤外線検出器
の検出ビームの走査駆動を開始するのである。一方、モ
ード制御回路６は、コマンドが「ディスイネーブル」で
あるときは、太陽干渉有無判定回路５の出力を無視して
ピッチ・ロール計測回路７や走査ミラー駆動回路１１の
動作に変更を生じないようにする。

即ち、計測モードの切替制御は、基本的には太陽干渉有
無判定回路５の出力によって行うことができるが、常時
行う必要のない場合等も考慮したのである。

第４図（６）は、太陽と地球の像が重ならない程度に接
近している場合のものを示すが、太陽と地球の像が重な
る程度に接近して来ると、アナログ検出信号Ｖは例えば
第４図（１０）に示すようになり、これに基づく地球パ
ルス（イ）と同（ロ）によって生成されるディジタル検
出信号は第４図（１１）に示すようになる。第４図（１
１）では、第４図（５）（７）に示すような余分なパル
スがなく外見上は正しいディジタル検出信号のように見
えるが、太陽干渉の影響を受けてパルス幅が広がってお
り正しくないディジタル検出信号である。

従来においてはこれを検出できなかったのであるが、本
発明ではこのような場合でも正しく検出できるのである
。

即ち、アナログ検出信号Ｖが第４図（１０）に示すもの
である場合、ディジタル検出信号は第４図（１１）に示
すようになるが、コンパレータ３５は第４図（１２）に
示す太陽干渉有（＋）信号（ハ）を出力し、またコンパ
レータ３６は第４図（１３）に示す太陽干渉有（−）信
号、（ニ）を出力する。その結果、ピッチ・ロール計測
回路では、第４図（１１）に示すディジタル検出信号を
用いずに、第４図（３）に示すような正しいディジタル
検出信号を用いて正しい計測値を取得できることになる
。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の突抜走査型地球センサに
よれば、アナログ検出信号の段階で太陽干渉の有無を検
出できるようにしたので、ディジタル検出信号のみでは
判別できない太陽干渉に対しても有効に判別でき、正し
く計測モードの切替制御を行うことができる。

つまり、従来のように太陽センサ等の特別なセンサを用
いて太陽を検出するのではないから、重量増加等の問題
を生じない突抜走査型地球センサを提供できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る突抜走査型地球センサ
の構成ブロック図、第２図はアナログ信号処理回路の構
成ブロック図、第３図は赤外線検出器の検出ビームの走
査軌跡と地球ディスクとの相対関係図、第４図は動作原
理および本発明の詳細な説明するためのタイムチャート
である。１・・・・・・ｎチャネル赤外線検出器、　２・・・・
・・Ｓチャネル赤外線検出器、　３・・・・・・ｎチャ
ネルアナログ信号処理回路、　４・・・・・・Ｓチャネ
ルアナログ信号処理回路、　５・・・・・・太陽干渉有
無判定回路、６・・・・・・モード制御回路、　７・・
・・・・ピッチ・ロール計測回路、　８・・・・・・光
学式エンコーダ、　９・・・・・−エンコーダ処理回路
、　１０・・・・・・駆動コイル、１１・・・・・・走
査ミラー駆動回路、　３１・・・・・・前置増幅器、　
３２・・・・・・バンドパスフィルタ、３３〜３６・・
・・・・コンパレータ。代理人　弁理士　　八　幡　　義　博本宅明０突抜之査盟迦理、セ）すめ１１反イン１１半　
ノ　図アナログ佑８免現回発の為成４？］

Claims

【特許請求の範囲】

２つの赤外線検出器それぞれの検出ビームで地球の異な
る部位を地球の視角幅よりも広い間隔の走査幅でもって
平行に往復走査しその結果得られる２つの検出信号の両
方又はいずれか一方をディジタル化した信号に基づいて
宇宙航行体の地球に対する姿勢を計測する突抜走査型地
球センサにおいて；前記検出信号の信号レベルと基準レ
ベルとの大小関係から該検出信号に太陽走査に起因する
信号が含まれていることを検出する検出手段と前記検出
手段の出力を受けて太陽を走査範囲内に含まない方の赤
外線検出器の出力信号に基づき前記計測が行われるよう
に切替制御する制御手段と；を備えたことを特徴とする
突抜走査型地球センサ。