JPH10325717A - 太陽方向検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽方向検出装置による広い視野範囲での太
陽方向検出を目的とする。 【解決手段】 半球の平面部分中央に設けられ太陽光を
半球内に通す所定の大きさの穴、及び半球の曲面部分内
面に並設され上記太陽光を検知し起電力を発生する複数
の太陽電池で構成されたセンサ部と、前記センサ部に上
下反転した形で互いの半球の曲面部分を合わせるように
配置されたセンサ部と、上記太陽電池の起電力を導入し
２進数に符号化するエンコーダ、このエンコーダによる
符号化情報を記憶する読み書きメモリ、所定の太陽方向
計算式の書き込まれた読み出し専用メモリ、及び上記読
み書きメモリに記憶された符号化情報と上記読みだし専
用メモリに書き込まれた太陽方向計算式を使い、太陽方
向を計算する信号処理手段によって構成された信号処理
部とで構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、宇宙機
に搭載され、広い視野範囲で太陽を捕捉し、太陽の方向
を検出する太陽方向検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、従来のこの種の太陽方向検出装置
について説明する。図３は、従来の太陽方向検出装置を
示す図で、図において１は太陽方向検出装置を示し、こ
の太陽方向検出装置１は、センサ部２、信号線６、及び
信号処理部７で構成される。このセンサ部２は、箱型を
なし、その上部には所定の幅のスリット３が設けられて
いる。この箱型のセンサ部２の内部底面には、センサと
して機能する例えば太陽電池Ｓ１〜Ｓ９が、後述する信
号処理との関係のもとに並設されている。すなわち、太
陽４の太陽光５は、上記スリット３を通って前記した太
陽電池Ｓ１〜Ｓ９のいずれかに当たり、それによって、
太陽電池Ｓ１〜Ｓ９のいずれかが起電力を生ずる。この
起電力は、信号線６を通り、信号処理部７に伝えられ
る。信号処理部７は、起電力を生じた太陽電池と上記ス
リット３の相対位置関係をもとに、あらかじめ決められ
た信号処理を行い、太陽方向を検出する。

【０００３】次に、上記太陽方向検出装置１の内部接続
とその動作を図４を用いて詳しく説明する。図４は上記
太陽電池Ｓ１〜Ｓ９と信号処理部７の接続を示す図で、
図中の１〜７は、図３と同じものである。８は上記太陽
電池Ｓ１〜Ｓ９から発生した受光信号、９は上記受光信
号８を２進数に符号化するエンコーダ、１０は所定の太
陽方向計算式により太陽方向を計算する信号処理手段、
１１は所定の太陽方向計算式が書き込まれている読みだ
し専用メモリ（以降、ＲＯＭと略）、１２は上記太陽方
向計算式等を演算するためのメモリ領域を有する読み書
きメモリ（以降、ＲＡＭと略）、１３は太陽方向信号で
ある。

【０００４】まず、太陽４がスリット３の真上、すなわ
ち、イの位置にあると仮定する。この時、太陽光５は、
スリット３を真上から通り、スリット３の真下に位置す
る太陽電池Ｓ５に当たり、この太陽電池Ｓ５に起電力が
生じる。この起電力は、前記した信号線６を通り、受光
信号８として、信号処理部７に伝えられる。信号処理部
７は、まず、受光信号８をエンコーダ９で２進数に符号
化し、その数値つまり受光位置が太陽電池Ｓ５の位置で
あるという情報を信号処理手段１０に伝える。この信号
処理手段１０は、これをＲＯＭ１１に書き込まれている
所定の太陽方向計算式に従って、ＲＡＭ１２のメモリ領
域を使って信号処理し、太陽４の方向が真上であること
を求め、その結果、例えば０度という数値を太陽方向信
号１３として出力する。

【０００５】次に、時間が経過し、太陽４が検出装置１
の斜め上方、すなわち、ロの位置に移動したと仮定する
と、この時、太陽光５は、スリット３を斜めに通り、例
えば太陽電池Ｓ１に当たり、太陽電池Ｓ１に起電力が生
じる。この起電力は、同様に前記した信号線６を通り、
受光信号８として、信号処理部７に伝えられる。信号処
理部７は、今度は、受光位置が太陽電池Ｓ１の位置であ
るという情報を上記と同様に信号処理し、太陽４の方向
が斜め上方であることを求め、その結果、例えば＋２５
度という数値を太陽方向信号１３として出力する。他の
位置に太陽４がある時も同様にして、太陽方向を検出す
ることができる。また、この太陽方向検出装置１を２つ
直角に配置することにより二軸方向について太陽方向を
検出することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、宇宙機はロ
ケットから分離されたあと、できるだけ早いうちに太陽
電池パドルによって電力を発生させ、それによって、各
種機能を動作させなければならない。そのためには、一
刻も早く太陽の方向を検出して、その方向に太陽電池パ
ドルを向ける必要がある。この太陽電池パドルを太陽に
向けさせるための宇宙機の姿勢を決定する際に用いられ
るのが太陽方向検出装置である。したがって、この太陽
方向検出装置は、より広い視野をもったものが望まし
い。しかしながら、従来の太陽方向検出装置には、次に
述べるような問題点がある。

【０００７】すなわち、従来の太陽方向検出装置は、上
面中央部に太陽光が通るスリットを設けた箱体でセンサ
部を構成し、その内側底面に複数の太陽電池Ｓ１〜Ｓ９
を並設した構成となっているため、その視野角には、お
のずと限界がある。つまり、センサ部の内底面の長さＬ
とセンサ部の内底面から上面までの高さＨの比によっ
て、一意に、太陽光を受光できる視野角は決まってしま
う。従来の太陽方向検出装置の視野角を、後述する捕捉
用太陽方向検出装置と、通常運用用太陽方向検出装置を
例にとって示すと、前者が約５０度、後者が約３０度と
狭く、太陽を捕捉する際にも、衛星の姿勢をかなり変え
て全天球を探さなければならない。

【０００８】したがって、従来の太陽方向検出装置の構
成のままで広い視野を確保するには、上記長さＬを長く
し、太陽電池をより多く配置するか、あるいは、スリッ
トと太陽電池Ｓ１〜Ｓ９の距離を小さくする、つまり、
上記高さＨを低くするという方法が考えられる。しか
し、センサ部の底面を長くし太陽電池をたくさん配置す
ると、センサ部が大きくなり、大きさ、重量の両面につ
いて制限が厳しい人工衛星にとって、搭載するには不向
きなものとなってしまう。一方、スリットと太陽電池Ｓ
１〜Ｓ９の距離を小さくすると、単位当たりの視野角に
対する太陽電池数の比率が下がり、結果として、分解能
が落ち、通常運用時において精度が悪くなってしまう。

【０００９】そのため、いままでの人工衛星は、互いに
直交する二つの軸それぞれに、前述したような精度は悪
いが視野は広い捕捉用太陽方向検出装置、つまり、上記
高さＨの低い太陽方向検出装置と、精度は良いが視野は
狭い通常運用用の太陽方向検出装置、つまり、上記高さ
Ｈの高い太陽方向検出装置を、組にして取付け、太陽方
向を検出している。このように、従来の人工衛星は、計
４つの太陽方向検出装置を搭載しているため、大きさ、
重量の面で問題となっていた。また、２種類の太陽方向
検出装置を、そのときどきに応じて、ハードウェア及び
ソフトウェアにより切り換えて使っていたので、煩雑で
あった。

【００１０】この発明は、このような従来の太陽方向検
出装置における課題を解決するためになされたものであ
り、少ない数で広い視野範囲の太陽方向検出を可能とす
る太陽方向検出装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明による太陽方
向検出装置は、半球の平面部分の中央に設けられ、太陽
光を半球内に通す所定の大きさの穴、および半球の曲面
部分の内面に並設され、上記穴を通って半球内に入射す
る太陽光を検知し起電力を発生する複数の受光素子によ
って構成された、上記平面部分と直角をなす所定の軸の
半球外の方向に対応するセンサ部と、前記センサ部と同
様の構成をもち、前記センサ部に上下１８０度反転した
形で、お互いの半球の曲面部分を合わせるように配置さ
れた、前記所定の軸の逆方向に対応するセンサ部と、上
記複数の受光素子のいずれかから発生した起電力を受光
信号として導入し、それを２進数に符号化するエンコー
ダ、このエンコーダから得られた受光素子の位置情報等
を記憶する読み書きメモリ、所定の太陽方向計算式が書
き込まれている読み出し専用メモリ、および上記読み書
きメモリに記憶された受光素子の位置情報と、上記読み
出し専用メモリに書き込まれている所定の太陽方向計算
式を使って、太陽方向を計算する信号処理手段とによっ
て構成された信号処理部とを具備する。

【００１２】第２の発明は上記受光素子を太陽電池で構
成したものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．次に、図１を用いて、この発明の実施の
形態１を説明する。この実施の形態１は、１つの軸（こ
こでは、仮にＸ軸として説明する。）Ｘ軸の正と負のど
ちらの方向の太陽についても太陽方向を検出するための
太陽方向検出装置構成を示すもので、以下に説明する。

【００１４】図中の１〜７は、図３と同じものである。
２Ａ及び２Ｂは、それぞれ、Ｘ軸の正の方向に対応する
センサ部、Ｘ軸の負の方向に対応するセンサ部を示す。
１４は、半球の平面部分の中央に設けられ、太陽光を半
球内に通す所定の大きさの穴を示す。図において、Ｘ軸
の正の方向に対応するセンサ部２Ａと、Ｘ軸の負の方向
に対応するセンサ部２Ｂを上下１８０度反転した形に配
置し、センサ部２Ａ、２Ｂいずれかの起電力を生じた太
陽電池の位置情報をもとに、信号処理部７で信号処理を
行い、Ｘ軸の正の方向、あるいは、負の方向の太陽方向
を検出し、それを前記太陽方向信号１３として出力す
る。

【００１５】次に図２を用いて、個々のセンサ部２Ａ、
２Ｂおよび信号処理部７での動作を示す。図２におい
て、１〜１３は、図３、図４と同じものである。ＳＬ
１、ＳＬ２、ＳＲ１、ＳＲ２、及びＳ３は、センサ部２
の曲面部分の内面に取付けた太陽電池である。θは、穴
１４を通る太陽光５とセンサ部２の平面部分とのなす角
度を示す。なお、上記太陽電池ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＲ
１、ＳＲ２、及びＳ３は、太陽電池Ｓ１〜Ｓ９と同様に
エンコーダ９につながっている。

【００１６】次に、このように構成されたこの発明の太
陽方向検出装置１における太陽方向の検出方法を説明す
る。図２のように太陽光５が太陽電池ＳＬ２に照射され
ると、その太陽電池ＳＬ２に起電力が発生する。そこ
で、太陽電池ＳＬ２に起電力が発生したことを検出すれ
ば、前記の穴１４と、太陽電池ＳＬ２の位置関係から、
角度θを求めることができる。あらかじめセンサ部２の
曲面部分の内面に並設される太陽電池の数は決まってい
るので、前記θは、式（１）によって求めることができ
る。式（１）において、Ｘは太陽電池の添え字の番号、
たとえば、ＳＬ２の場合２を、Ｎは太陽電池の添え字の
数の上限、たとえば、図２の場合３を、それぞれ示す。

【００１７】θ＝Ｘ＊（９０／Ｎ）・・・・・（１）

【００１８】上記した式（１）の演算を信号処理部７で
おこない、それによって太陽方向を求め、θの値を太陽
方向信号１３として出力する。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、この発明において
は、以下のような効果がある。

【００２０】この発明によれば、所定の軸の正の方向に
対応するセンサ部と、所定の軸の負の方向に対応するセ
ンサ部を、上下１８０度反転した形に配置することによ
り、太陽方向検出装置の上方、下方にかかわらず、太陽
方向を、衛星の姿勢を変えることなしに、３６０度の方
位、視野角１８０度の範囲にわたって検出することが可
能である。

【００２１】また、従来のように、太陽捕捉用と通常運
用用の２種類の太陽方向検出装置を使わなくてすむの
で、大きさ、重量、及びハードウェア、ソフトウェアに
よる２種類の太陽方向検出装置の切り換えについての負
担を軽減するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による太陽方向検出装置の実施の形
態１を示す図である。

【図２】 この発明による太陽方向検出装置の実施の形
態１の内部接続を示す図である。

【図３】 従来の太陽方向検出装置を示す図である。

【図４】 従来の太陽方向検出装置の内部接続を示す図
である。

【符号の説明】

１ 太陽方向検出装置、２ センサ部、３ スリット、
４ 太陽、５ 太陽光、６ 信号線、７ 信号処理部、
８ 受光信号、９ エンコーダ、１０ 信号処置手段、
１１ 読み出し専用メモリ、１２ 読み書きメモリ、１
３ 太陽方向信号、１４ 穴。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半球の平面部分の中央に設けられ、太陽
   光を半球内に通す所定の大きさの穴、および半球の曲面
   部分の内面に並設され、上記穴を通って半球内に入射す
   る太陽光を検知し起電力を発生する複数の受光素子によ
   って構成された、上記平面部分と直角をなす所定の軸の
   半球外の方向に対応するセンサ部と、前記センサ部と同
   様の構成をもち、前記センサ部に上下１８０度反転した
   形で、お互いの半球の曲面部分を合わせるように配置さ
   れた、前記所定の軸の逆方向に対応するセンサ部と、上
   記複数の受光素子のいずれかから発生した起電力を受光
   信号として導入し、それを２進数に符号化するエンコー
   ダ、このエンコーダから得られた受光素子の位置情報等
   を記憶する読み書きメモリ、所定の太陽方向計算式が書
   き込まれている読み出し専用メモリ、および上記読み書
   きメモリに記憶された受光素子の位置情報と、上記読み
   出し専用メモリに書き込まれている所定の太陽方向計算
   式を使って、太陽方向を計算する信号処理手段によって
   構成された信号処理部とを具備したことを特徴とする太
   陽方向検出装置。
2. 【請求項２】 上記受光素子を太陽電池で構成したこと
   を特徴とする請求項１記載の太陽方向検出装置。