JPH0626857A - Ｚ軸用の太陽センサ - Google Patents

Ｚ軸用の太陽センサ

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JPH0626857A
JPH0626857A JP5101407A JP10140793A JPH0626857A JP H0626857 A JPH0626857 A JP H0626857A JP 5101407 A JP5101407 A JP 5101407A JP 10140793 A JP10140793 A JP 10140793A JP H0626857 A JPH0626857 A JP H0626857A
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JP5101407A
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Erich Weichs
エリツヒ・ヴアイヒス
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Airbus Defence and Space GmbH
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Deutsche Aerospace AG
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/783—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived from static detectors or detector systems

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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
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  • Navigation (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人工衛星の姿勢検出にあって、太陽ベクトル
を二つの異なる平面、ＸＺ面とＸＹ面に投影した時のＺ
軸となすそれぞれの角度αとβが、ただ一つのセンサと
検出器アレーを用いて同時に測定できるＺ軸用の太陽セ
ンサを提供する。 【構成】 光入射スリットの特別は形状と、それに応じ
た検出器アレーの配置によって達成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、入射角度を求めるた
め、スリットを通り抜けた太陽光が多数の個別センサで
構成された検出器アレーの上へ入射する入射点を使用
し、衛星の姿勢を検出するためにあるＺ軸用の太陽セン
サに関する。
【０００２】
【従来の技術】衛星の姿勢を測定するためにあるＺ軸用
の太陽センサはそれ自体公知である。文献 "Spacecraft
Attitude Determination and Control" by James R. W
ertz,D. Reidel Publishing Company, 1985から、衛星
の姿勢測定に対する基礎が知られている。それには、特
に衛星の座標系に対する太陽の相対位置が提案されてい
る。図１の模式図には、簡単な形にして太陽センサによ
るこのような姿勢測定が図示されている。ここで、
「Ｓ」は太陽ベクトルを表し、αが太陽ベクトルのＸＺ
平面成分をＺ軸に投影した角度を、またβが太陽ベクト
ルのＹＺ平面成分をＺ軸に投影した角度を表す。姿勢を
測定するため、これ等の角度αとβに対して、従来の技
術では、互いに 90 °の角度に配置された二つの太陽セ
ンサを使用する必要がある。
【０００３】これ等の公知の太陽センサでは、出願人は
入射角度を求めるためスリットを通り抜けた太陽光が
2,048個の隣接する検出器を有する検出器アレー上に入
射する点を使用した。両方の角度αとβを測定できるに
は、既に説明したように、二つのセンサあるいはセンサ
ヘッドを 90 °配置する必要がある。これには、付属す
る読取電子装置を有する二つの検出器アレーも関連し、
更に姿勢制御系の電子ボックスも関連する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、た
だ一個の太陽センサと一個の検出器アレーで角度αとβ
を測定できる、冒頭に述べた種類の太陽センサを提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、冒頭に述べた種類の太陽センサにあって、測定
範囲平面の検出器アレーの上に一定間隔で配設された絞
りの光入射スリットＳを矩形状ないしは一定角度にして
形成し、太陽光の入射角度αが検出器アレーの一方の半
分である照明された検出器（例えば検出器 1〜 2,000)
により、同時に入射角度βが検出器アレーの他方の半分
である照明された検出器（例えば検出器2,001〜 4,000)
により読取電子回路の出力端でそれぞれ検出され、後
続する評価電子回路で算出されることによって解決され
ている。
【０００６】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００７】
【実施例】この発明を図面に模式的に示す実施例に基づ
きより詳しく説明する。この発明の一般的な構想は、光
入射スリットの適当なデザインと検出器アレーの配置に
よって、角度αとβをただ一個の太陽センサと一個の検
出器アレーで測定でき、従来より行われている測定原理
を維持できることにある。つまり、スリット「Ｓ」を通
り抜けて入射した光の間隔「ａ」に配置した面上の空間
位置あるいは入射点が入射角度の測定に使用される。
【０００８】入射光の位置を求めるため、従来のよう
に、一定間隔で直線状に配置された光電検出器が使用さ
れる。このような装置は検出器の数と動作原理に応じて
種々の実施例にして利用できる。照明された検出器を決
定するため、全ての検出器の電圧を周期的な時間間隔で
読取される。この読取は連続的に行われる。つまり、検
出器アレーの読取電子回路の出力端に、対応する検出器
への光入射に比例する検出器１〜ｎの時間的に連続する
電圧が出力する。
【０００９】このような検出器アレーはフォトダイオー
ドやＣＣＤで構成される。この実施例では、4,000 個の
個別検出器の検出器アレーを前提としている。番号を付
けた個々の検出器の各々の照明状態は読取電子回路の出
力端で読み取れる。後続する評価電子回路は照明された
検出器の数から光の入射角度を算出する。
【００１０】図２から理解できるように、絞りの入射ス
リットＳは矩形状に形成されている。最適にするため、
場合によっては、他の角度も使用できる。光が正確に垂
直に入射している場合（この時、太陽ベクトルはセンサ
面に垂直である（α＝０°，β＝０°））スリットの結
像は番号 1,000と 3,000の検出器を照らす。太陽光線が
他の角度で入射すると、これは結像面でのスリットの結
像の移動となる。有効測定範囲では、つまり結像面での
スリットの結像の移動範囲では、入射角度αが番号１〜
2,000までの範囲で照明されている検出器から求まり、
入射角度βは番号 2,001〜 4,000までの範囲で照明され
ている検出器から求まる。測定可能な角度の最大最終値
および中間位置の角度 (この中間位置では検出器 1,000
と 3,000が照らされる) は、結像面に対する入射スリッ
トの幾何学配置（間隔、横方向のずれ）によって与えら
れ、設計技術によって調整できる。検出器アレーとその
支持体および読取電子回路と評価回路は共通のケースに
配設すると有利である。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による太
陽センサにより、ただ一個の太陽センサと一個の検出器
アレーで角度αとβを測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術による太陽センサで姿勢を測定する
模式図である。
【図２】角度αとβを同時に測定する太陽センサの実施
例の構成を示す斜視図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入射角度を求めるため、スリットを通り
    抜けた太陽光が多数の個別センサで構成された検出器ア
    レーの上へ入射する入射点を使用し、衛星の姿勢を検出
    するためにあるＺ軸用の太陽センサにおいて、測定範囲
    平面の検出器アレーの上に一定間隔で配設された絞りの
    光入射スリットＳを矩形状ないしは一定角度にして形成
    し、太陽光の入射角度αが検出器アレーの一方の半分で
    ある照明された検出器（例えば検出器 1〜 2,000) によ
    り、同時に入射角度βが検出器アレーの他方の半分であ
    る照明された検出器（例えば検出器 2,001〜 4,000) に
    より読取電子回路の出力端でそれぞれ検出され、後続す
    る評価電子回路で算出されることを特徴とする太陽セン
    サ。
  2. 【請求項２】 測定可能な角度の最大最終値と中間位置
    （太陽がスリットに垂直）の角度は、入射スリットの結
    像平面に対する間隔（ａ）と横方向のずれの幾何学配置
    から求まることを特徴とする請求項１に記載の太陽セン
    サ。
  3. 【請求項３】 結像平面に対する間隔（ａ）と横方向の
    ずれは調節可能であることを特徴とする請求項１または
    ２に記載の太陽センサ。
  4. 【請求項４】 検出器アレーはその支持体、ケーブルお
    よび読取電子回路および評価電子回路と一緒に共通のケ
    ースに配設されていることを特徴とする請求項１〜３の
    いずれか１項に記載の太陽センサ。
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