DE10160020B4

DE10160020B4 - Device for determining the direction in which a beam generated by a source is transmitted and a satellite equipped with such a device

Info

Publication number: DE10160020B4
Application number: DE2001160020
Authority: DE
Inventors: Guy Henri Abel Cerutti-Maori
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2021-12-07
Also published as: DE10160020A1; FR2818469A1; FR2818469B1

Abstract

Vorrichtung (3) zum Bestimmen der Zielrichtung, in der ein von einer Quelle (2), insbesondere einer Laserquelle, erzeugter Strahl (F) gesendet wird, wobei die Vorrichtung (3) umfasst: eine optische Reflektoranordnung (7), die auf dem Weg des eintreffenden Strahles (Fi) positioniert ist, der von der Quelle (2) erzeugt wird, wobei die optische Reflektoranordnung (7) eine Platte (8) und einen innen reflektierenden Zweiflächner (9) aufweist und wobei die Platte (8) so auf dem Weg des eintreffenden Strahles (Fi) angeordnet ist, dass der größte Teil der Energie des eintreffenden Strahles (Fi) durch die Platte (8) durchgelassen wird, aus der sie als ein in einer zur Richtung des eintreffenden Strahles (Fi) parallelen Zielrichtung orientierter Strahl (F) austritt, eine Anordnung, in der in nach Bedarf festgelegter Weise in Bezug aufeinander ein optischer Winkelpositionierungsaufnehmer (6) und wenigstens ein stellarer Sensor (5) positioniert sind, wobei der Winkelpositionierungsaufnehmer (6) hinter der optischen Reflektoranordnung (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass...contraption (3) for determining the target direction in which one from a source (2), in particular a laser source, generated beam (F) is sent wherein the device (3) comprises: an optical reflector assembly (7) positioned on the path of the incoming beam (Fi) is generated by the source (2), wherein the optical reflector arrangement (7) a plate (8) and an internally reflecting Zweiflächner (9) and wherein the plate (8) so on the way of the incoming beam (Fi) is arranged that the largest part the energy of the incoming beam (Fi) through the plate (8) it turns out to be one in the direction of the incoming one Beam (Fi) parallel aiming oriented beam (F) emerges, an arrangement in the manner specified in need as regards an optical Winkelpositionierungsaufnehmer (6) and at least one stellarer sensor (5) are positioned, wherein the Winkelpositionierungsaufnehmer (6) is arranged behind the optical reflector arrangement (7), characterized in that ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einen Satelliten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.The The invention relates to a device according to the preamble of the claim 1 and a satellite according to the preamble of the claim 5th

Sie betrifft insbesondere die Verbesserung der Zielqualität eines räumlichen Lidars, insbesondere eines Wetter-Lidars, das Geschwindigkeitsmessungen an Winden in der Atmosphäre der Erde oder eines anderen Planeten durchführt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zielt insbesondere darauf ab, die absolute Messunsicherheit betreffend die Zielrichtung eines Strahles zu verringern, der von einem um einen Himmelskörper, insbesondere um die Erde, umlaufenden Satelliten gesendet wird.she concerns, in particular, the improvement of the quality of the objective spatial Lidars, especially a weather lidar, the speed measurements on winds in the atmosphere Earth or another planet. The device according to the invention aims in particular at the absolute uncertainty of measurement to reduce the aiming direction of a beam from one to a celestial body, especially around the earth, orbiting satellites is sent.

Eine bekannte Technik zum Erhalten einer präzisen Bestimmung der von einem an Bord eines Satelliten mitgeführten Lidar gesendeten Laserstrahles erfordert die Verwendung eines Lokalisierungssystems, mit dem die Position des Satelliten in Bezug auf den Himmelskörper, um den er umläuft, herausgefunden werden kann, und eines (Flug-)Lagebestimmungssystems, das es insbesondere erlaubt, die Zielrichtung des in dem Satelliten angebrachten Lidar präzise zu bestimmen. Ein Beispiel einer auf diese Weise organisierten Anordnung wird in dem Dokument US-A-5 808 732 gelehrt, es betrifft einen Satelliten zur Höhenmessung des Meeresspiegels und der Gletscherbedeckung der Erde und umfaßt ein Lokalisierungssystem vom Typ GPS (für "Global Positioning System") und ein Lagebestimmungssystem.A known technique for obtaining a precise determination of one carried on board a satellite Lidar transmitted laser beam requires the use of a localization system, with which the position of the satellite in relation to the celestial body to which he orbits, can be found and a (flight) attitude determination system, which in particular allows the destination of the satellite in the satellite attached lidar accurate to determine. An example of an arrangement organized in this way is taught in US-A-5 808 732, which relates to a satellite for height measurement of the sea level and glacier cover the earth and includes a localization system of type GPS (for "Global Positioning System ") and a Attitude determination system.

Letzteres wird verwendet, um die Orientierung des für die Höhenmessungen verwendeten Laserstrahles genau zu bestimmen, es umfaßt eine optische Lokalisierungsanordnung, mit der ein Bild eines Himmelsabschnitts durch ein Teleskop, dessen Zielrichtung der des Laserstrahles entgegengesetzt ist, an einem lichtempfindlichen Detektor, allgemein als stellarer Sensor bezeichnet, erhalten werden kann, der Angaben über die Position und Intensitäten der erfaßten Lichtquellen liefert. Diese Angaben werden von einem mitgeführten Rechner genutzt, der über inertielle Informationen über eine Anzahl von Sternen verfügt, die ausreichend ist, um eine vollständige Abdeckung der vom Satelliten und damit vom Laserstrahl eingenommenen Lagen unabhängig von der Positionierung des Satelliten in der Umlaufbahn zu ermöglichen. Die Zielrichtung des Laserstrahles wird mit Hilfe einer Meß-Unteranordnung bestimmt, die im Rahmen einer rhomboedrischen Struktur zwei Beugungsgitter und eine Lokalisierungsanordnung wie oben definiert verbindet. Ein erstes dieser Beugungsgitter ist in Bezug auf den Laser so positioniert, dass es von dem größten Teil der den gesendeten Strahl bildenden Energie ohne Ablenkung durchlaufen wird und der Rest zum zweiten Gitter gebeugt wird. Der dem gebeugten Teil des Strahles entsprechende Probestrahl wird durch dieses zweite Gitter so ausgerichtet, dass ein kleiner Teil dieses Probestrahles, der einen gedämpften Probestrahl bildet, auf die Lokalisierungsanordnung gerichtet ist. Die Achse des Probestrahles ist vorzugsweise so orientiert, dass sie die Achse der Lokalisierungsanordnung schneidet, wobei das zweite Beugungsgitter am Schnittpunkt dieser zwei Achsen positioniert ist.The latter is used to determine the orientation of the laser beam used for the height measurements to pinpoint, it includes an optical localization arrangement, with which an image of a sky section by a telescope whose direction of the opposite of the laser beam, on a photosensitive detector, generally as a stellar sensor can be obtained, the information on the position and intensities of the detected Provides light sources. This information is provided by an accompanying computer used that over inertial information about has a number of stars, which is sufficient to provide complete coverage of the satellite and thus occupied by the laser beam positions independent of to enable positioning of the satellite in orbit. The aiming direction of the laser beam is determined by means of a measuring subassembly determines, within a rhombohedral structure, two diffraction gratings and a localization arrangement as defined above. One first of these diffraction gratings is positioned with respect to the laser that from the largest part undergo the transmitted beam forming energy without distraction and the remainder is diffracted to the second lattice. The bowed one Part of the beam corresponding sample beam is through this second grid aligned so that a small part of this test beam, the a muted Test beam is formed, is directed to the localization arrangement. The Axis of the test beam is preferably oriented so that it the axis of the locating arrangement intersects with the second Diffraction grating is positioned at the intersection of these two axes.

Das optische Signal, das den gedämpften Probestrahl bildet, wird vom stellaren Sensor wie die optischen Signale verarbeitet, die bei ihm durch das Teleskop ankommen, und die Position dieses gedämpften Probestrahles kann durch den mitgeführten Rechner in Bezug auf diejenigen der himmlischen Lichtquellen bestimmt werden, deren Strahlung gleichzeitig aufgefangen wird.The optical signal representing the muted test beam is processed by the stellar sensor as the optical signals, who arrive at it through the telescope, and the position of this steamed Test beam can be carried by the computer in relation to those of the celestial light sources are determined, whose radiation is simultaneous is caught.

Die oben beschriebene Anordnung und die diversen funktionsmäßig mehr oder weniger äquivalenten Anordnungen haben den Nachteil, dass sie komplex sind, die Anwendung kostspieliger Komponenten erfordern, deren Anbringung präzise erfolgen muß und unter strengen Umweltbedingungen, unter denen die Vorrichtung arbeiten muß, nur schwer so aufrechtzuerhalten ist, dass hochwertige Ergebnisse insbesondere hinsichtlich Präzision und Zuverlässigkeit erzielt werden können.The above-described arrangement and the various functionally more or less equivalent Arrangements have the disadvantage that they are complex, the application require more expensive components whose attachment must be precise and under severe environmental conditions under which the device works must, only Hard to maintain is that high quality results in particular in terms of precision and reliability can be achieved.

Die US 5,828,447 beschreibt eine Ausrichtvorrichtung eines Beobachtungsinstruments, die einen vor dem Instrument drehbaren Blickrichtungs-Verstellspiegel umfasst sowie ein Dieder, auf dessen beiden Flächen das Licht einer Lichtquelle nacheinander reflektiert wird. Das Dieder ist mit dem vor dem Instrument drehbaren Blickrichtungs-Verstellspiegel verbunden, und die reflektierenden Facetten des Dieders bilden einen rechten Winkel und vereinigen sich in einer zu einer Ebene des Blickrichtungs-Verstellspiegels senkrechten Kante.The US 5,828,447 describes an alignment device of an observation instrument, which comprises a front sight rotatable viewing direction adjustment mirror and a Dieder, on whose two surfaces, the light of a light source is reflected successively. The dihedron is connected to the sight-direction adjusting mirror rotatable in front of the instrument, and the reflecting facets of the dihedral form a right angle and combine in an edge perpendicular to a plane of the viewing direction adjustment mirror.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hinsichtlich ihrer Präzision und Zuverlässigkeit gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben.task The present invention is a, in terms of their precision and Reliability over the State of the art improved device of the aforementioned Specify type.

Diese Afgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.Vorteilhaft um fasst der Weltraumsatellit gemäß Patentanspruch 5 eine solche Vorrichtung. These Afgabe is solved by the device according to claim 1. Advantageous To summarizes the space satellite according to claim 5 such Contraption.

Die Bestimmung der Zielrichtung wird erreicht durch eine informatische Verarbeitung, die von einem Rechner anhand von stellaren Bildern, die in der Umlaufbahn über einen mitgeführten Bildaufnehmer vom Typ stellarer Sensor erhalten werden, und von aufgezeichneten Informationen durchgeführt wird, die die für den stellaren Sensor je nach Positionierung des Satelliten auf der Umlaufbahn sichtbaren Konfigurationen von Sternen betreffen.The determination of the target direction is achieved by a computer-aided processing, which is carried out by a computer based on stellar images, which are in orbit via a captured Bildaufneh are received by the type stellar sensor, and carried out by recorded information concerning the configurations of stars visible to the stellar sensor depending on the positioning of the satellite in orbit.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den unten genannten Figuren näher erläutert.The Invention is in the following description in conjunction with closer to the figures below explained.

1 ist ein Prinzipschema betreffend ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Zielrichtung, in der ein Strahl von einem Satelliten aus gesendet wird. 1 is a schematic diagram of a first example of a device according to the invention for determining the direction in which a beam is transmitted from a satellite.

2 ist ein Prinzipschema der in einer Vorrichtung wie in 1 dargestellt eingesetzten optischen Hohlwürfelstruktur. 2 is a schematic diagram of a device as in 1 shown used optical hollow cube structure.

Die in 1 gezeigte Vorrichtung zur Bestimmung der Zielrichtung ist vorgesehen, um an Bord eines Satelliten 1 mitgeführt zu werden, der dazu bestimmt ist, um einen Himmelkörper in Umlaufbahn gebracht zu werden, und der vorgesehen ist, in eine ausgewählte Richtung einen Strahl F zu senden, wobei dieser Strahl z.B. ein Laserstrahl ist. Der Strahl F soll von einer Quelle 2 kommen, die in einer von dem Satelliten mitgeführten Funktions-Unteranordnung enthalten ist, wobei diese Funktions-Unteranordnung z.B. eine Fernerfassungseinrichtung vom Lidar-Typ ist, die zu meteorologischen Zwecken wie etwa Messungen von Windgeschwindigkeiten in der Erdatmosphäre eingesetzt wird. Der Satellit verwendet ein Positionsbestimmungssystem, das es ihm ermöglicht, sich in Bezug auf den Himmelskörper, um den er umläuft, zu lokalisieren. Dieses nicht schematich dargestellte System ist z.B. vom GPS-Typ, wie bei dem von dem oben zitierten Dokument US-A-5 808 732 gelehrten Ausführungsbeispiel. Der Satellit verwendet ferner ein Lagebestimmungssystem, das es ihm ermöglicht, seine Orientierung herauszufinden. Dieses Lagebestimmungssystem umfaßt insbesondere eine Vorrichtung 3, die vorgesehen ist, um die Zielrichtung zu bestimmen, in die der von der Quelle 2 kommende Strahl F außerhalb des Satelliten gesendet wird.In the 1 A device for determining the target direction shown is provided to aboard a satellite 1 to be carried, which is intended to be brought into orbit around a heavenly body, and which is intended to transmit in a selected direction a ray F, this ray being, for example, a laser beam. The ray F should be from a source 2 which is included in a satellite subordinate functional subassembly, such subassembly being, for example, a Lidar type remote sensing device used for meteorological purposes such as measurements of wind speeds in the earth's atmosphere. The satellite uses a positioning system that allows it to locate with respect to the celestial body it revolves around. This non-schematic system is, for example, of the GPS type, as in the embodiment taught by the above cited document US-A-5 808 732. The satellite also uses a positioning system that allows it to find its orientation. This positioning system comprises in particular a device 3 , which is intended to determine the direction in which the source 2 incoming beam F is sent outside the satellite.

Die Bestimmung der Zielrichtung erfolgt in an sich bekannter Weise durch eine informatische Verarbeitung, die hier als mit einem an Bord des Satelliten mitgeführten Rechner 4 durchgeführt angenommen wird.The determination of the target direction takes place in a manner known per se by means of a computer-aided processing, here as with a computer carried on board the satellite 4 is accepted.

Diese Verarbeitung erfolgt in dem Fachmann bekannter Weise ausgehend von stellaren Bildern, die am Satelliten in Umlaufbahn über wenigstens einen mitgeführten stellaren Sensor 5 erhalten werden, sowie von aufgezeichneten Informationen, die die Konfigurationen von Sternen betreffen, die für den stellaren Sensor je nach Positionierung des Satelliten in Umlaufbahn sichtbar sind.This processing takes place in a manner known to those skilled in the art, starting from stellar images which are in orbit at the satellite via at least one entrained stellar sensor 5 and recorded information concerning the configurations of stars visible to the stellar sensor depending on the position of the satellite in orbit.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Anordnung vorgesehen, in der ein stellarer Sensor 5 mit Achse V und ein optischer Winkelpositionierungsaufnehmer 6 fest zugeordnet sind, der eine genaue Messung der eventuellen Änderungen von Richtungen eines Lichtstrahles Fs ermöglicht, den er z.B. quasi senkrecht an einer empfindlichen Oberfläche einer Empfängermatrix vom CCD-Typ empfängt.In the device according to the invention an arrangement is provided, in which a stellarer sensor 5 with axis V and an optical Winkelpositionierungsaufnehmer 6 are permanently assigned, which allows an accurate measurement of the possible changes of directions of a light beam Fs, which he receives, for example, almost perpendicular to a sensitive surface of a CCD-type receiver matrix.

Der Winkelpositionierungsaufnehmer kann unterschiedliche Detektoren, insbesondere Oberflächendetektoren, z.B. vom Typ CCD (Charge Coupled Device) oder Nullregelungsdetektoren, z.B. vom Vierquadrantentyp, umfassen, wenn die Quelle 2 orientierbar ist. Dieser Winkelpositionierungsaufnehmer kann auch durch einen vereinfachten stellaren Sensor gebildet sein.The Winkelpositionierungsaufnehmer may include different detectors, in particular surface detectors, for example of the type CCD (Charge Coupled Device) or zero-control detectors, eg of the four-quadrant type, if the source 2 is orientable. This Winkelpositionierungsaufnehmer can also be formed by a simplified stellar sensor.

Die Orientierung des-optischen Winkelpositionierungsaufnehmers 6 in Bezug auf den stellaren Sensor 5 ist nicht kritisch und kann in Abhängigkeit von der am Satelliten getroffenen Anordnung festgelegt werden, allerdings ist sie so realisiert, dass sie unter den Umweltbedingungen, insbesondere den Temperaturbedingungen, denen diese Elemente an Bord des Satelliten ausgesetzt sind, erhalten bleibt. Die Aufrechterhaltung der Orientierung des optischen Aufnehmers in Bezug auf den stellaren Sensor kann erreicht werden durch eine kontrollierte Montage, die diese Orientierung ultrastabil macht, sie kann auch durch Befestigung des Winkelpositionierungsaufnehmers an dem stellaren Sensor erreicht werden.The orientation of the optical angular positioning transducer 6 with respect to the stellar sensor 5 is not critical and may be determined depending on the arrangement made at the satellite, but it is implemented so as to be maintained under the environmental conditions, particularly the temperature conditions experienced by these elements aboard the satellite. Maintaining the orientation of the optical pickup with respect to the stellar sensor can be achieved by controlled mounting which makes this orientation ultrastable, it can also be achieved by mounting the angular positioning pickup on the stellar sensor.

In einer vorgeschlagenen Ausgestaltung ist die Orientierung zwischen dem Aufnehmer und dem Sensor derart, dass die optische Achse des Aufnehmers, die der des Strahles Fs entspricht, senkrecht zur optischen Zielachse V des stellaren Sensors ist, wie schematisch in 1 gezeigt.In a proposed embodiment, the orientation between the pickup and the sensor is such that the optical axis of the pickup corresponding to that of the beam Fs is perpendicular to the optical target axis V of the stellar sensor, as shown schematically in FIG 1 shown.

In der Vorrichtung ist gemäß der Erfindung ferner eine optische Reflektoranordnung 7 vorgesehen, die dazu dient, die Erfassung der vom Strahl F verfolgten Zielrichtung zu ermöglichen, indem sie einen kleinen Teil des sogenannten einfallenden Strahles Fi nutzt, der von der Quelle, aus der der Strahl F hervorgegangen ist, erzeugt wird, wobei dieser Teil einen sogenannten Sekundärstrahl Fs bildet, der in Richtung des Winkelpositionierungsaufnehmers gelenkt wird, damit letzterer ihn erfassen kann. Diese Erfassung wird genutzt, um eine Winkelpositionierungsinformation zu liefern, die an den Rechner übertragen wird, wobei letzterer dafür zuständig ist, die Zielrichtung anhand der bestimmten Winkelpositionierung und in Abhängigkeit von der dann in der oben erwähnten Weise bestimmten Lage genau zu bestimmen.In the device according to the invention is also an optical reflector assembly 7 intended to allow the detection of the pursued by the beam F target direction by using a small part of the so-called incident beam Fi, which is generated by the source from which the beam F emerged, this part being a so-called Secondary beam Fs is formed, which is directed in the direction of the Winkelpositionierungsaufnehmers, so that the latter can detect him. This detection is used to provide angular positioning information which is transmitted to the computer, the latter being responsible for determining the target direction based on the determined angular positioning and then in the above to determine exactly the situation determined.

Die optische Reflektoranordnung 7 ist aufgebaut aus einer Platte 8 und einem Zweiflächner 9, die starr in Bezug aufeinander in einer Hohlwürfelmontage angeordnet sind, die in 2 dargestellt ist. Die Platte 8 und der Zweiflächner 9 sind an einem theoretischen Würfel 10 angeordnet, und zwar die Platte an einer der Flächen C, die eine der Seiten des Würfels bilden, in der Nähe einer der Ecken S des Würfels, und der andere entlang der Kante des Würfels, die senkrecht zu dieser Fläche zu dieser Ecke S führt, wie in 2 gezeigt. Die realisierte Anordnung weist vorzugsweise eine Symmetrie in Bezug auf die diagonale Mittelebene des Würfels auf, auf der sich die Ecke S befindet, wobei sich die Flächen des Zweiflächners 9 dann an benachbarten Flächen des Würfels befinden, die an der Ecke S aufeinandertreffen, und die Platte 8 in der Nähe der Ecke S senkrecht zu der durch diese Ecke verlaufenden Diagonalen des die Seite C bildenden Quadrates angeordnet ist. Der Zweiflächner 9 ist innen reflektierend. Die Platte ist z.B. halbtransparent mit einem Transmissionskoeffizienten und einem Reflexionskoeffizienten, die in Abhängigkeit von der für das Lidar vorgesehenen Aufgabe gewählt sind. Gemäß einer Ausführungsvariante ist die Platte 8 eine dichroitische Platte, die die Übertragung einer Wellenlänge und die Reflexion einer anderen gewährleistet, wobei der Sendelaser z.B. frequenzverdoppelt oder -verdreifacht ist. Einer anderen Ausführungsvariante zufolge ist die Platte 8 unter Brewster-Winkel oder nahe diesem für eine gegebene Wellenlänge positioniert, wobei dann der Laser linear polarisiert ist, um die Transmissionsverluste für diese Wellenlänge zu minimieren.The optical reflector arrangement 7 is built from a plate 8th and a two-lane 9 which are rigidly arranged with respect to each other in a hollow cube assembly, which in 2 is shown. The plate 8th and the two-bladed 9 are at a theoretical cube 10 arranged, namely the plate on one of the surfaces C, which form one of the sides of the cube, near one of the corners S of the cube, and the other along the edge of the cube, which leads perpendicular to this surface to this corner S, as in 2 shown. The realized arrangement preferably has a symmetry with respect to the diagonal median plane of the cube on which the corner S is located, with the faces of the bicuspid 9 then on adjacent surfaces of the cube that meet at the corner S, and the plate 8th is arranged in the vicinity of the corner S perpendicular to the running through this corner diagonal of the side C forming the square. The Zweiflächner 9 is reflective inside. For example, the plate is semi-transparent with a transmission coefficient and a reflection coefficient chosen depending on the task intended for the lidar. According to one embodiment, the plate 8th a dichroic plate which ensures the transmission of one wavelength and the reflection of another, the transmission laser being eg frequency doubled or tripled. According to another embodiment, the plate is 8th positioned at or near Brewster's angle for a given wavelength, in which case the laser is linearly polarized to minimize the transmission losses for that wavelength.

Die 2 zeigt, dass mit einer solchen Hohlwürfelanordnung, ein unter einem geeigneten Winkel, hier in der oben erwähnten mittigen diagonalen Symmetrieebene schräg gegen die Platte 8 gerichteter Strahl Fi in bekannter Weise in einen durch die Platte transmittierten Strahl F, der parallel zum Strahl Fi austritt, und einen Sekundärstrahl gespalten werden kann, der von der Platte 8 auf die Kante des geeignet positionierten Zweiflächners 9 reflektiert wird. Dieser Sekundärstrahl wird von dem Zweiflächner 9 in eine Richtung reflektiert, die antiparallel zur Richtung des Strahles Fi und folglich zu der des Strahles F ist.The 2 shows that with such a hollow cube arrangement, one at a suitable angle, here in the above-mentioned central diagonal plane of symmetry obliquely against the plate 8th Directed beam Fi in a known manner in a beam F transmitted through the plate, which exits parallel to the beam Fi, and a secondary beam which can be split from the plate 8th on the edge of the suitably positioned Zweiflächners 9 is reflected. This secondary beam is from the Zweiflächner 9 is reflected in a direction which is antiparallel to the direction of the beam Fi and, consequently, that of the beam F.

Eine solche Anordnung wird eingesetzt für die Platte 8 und den Zweiflächner 9, die die optische Reflektoranordnung 7 bilden und die z.B. aus Quarzglas hergestellt sind. Die Platte 8 ist schräg auf dem Weg des von der Quelle 2 erzeugten Laserstrahles Fi angeordnet, wie in 1 schematisch gezeigt. Der Winkel und z.B. eine auf der den Strahl Fi aufnehmenden Seite dieser Platte abgeschiedene dichroitische Beschichtung sind so gewählt, dass ein kleiner Teil dieses Strahles Fi reflektiert wird, wobei dieser Teil z.B. dem Teil der Strahlung entspricht, der eine Wellenlänge von 0,532 μm hat, wohingegen der Rest F des Strahles Fi durch die Platte 8 durchgelassen wird, wobei dieser Rest z.B. die Teile der empfangenen Strahlung mit Wellenlängen von 1,06 und 0,355 μm umfaßt.Such an arrangement is used for the plate 8th and the two-bladed 9 containing the optical reflector assembly 7 form and which are made of quartz glass, for example. The plate 8th is obliquely on the way of the source 2 generated laser beam Fi arranged as in 1 shown schematically. The angle and, for example, a dichroic coating deposited on the beam Fi receiving side of this plate are selected to reflect a small portion of this beam Fi, which portion corresponds, for example, to the portion of the radiation having a wavelength of 0.532 μm the remainder F of the beam Fi through the plate 8th is transmitted, this remainder comprising, for example, the portions of the received radiation having wavelengths of 1.06 and 0.355 μm.

Wie oben angegeben, leitet sich der Zielwinkel, unter dem der Strahl F vom Satelliten aus gesendet wird, direkt von dem des eintreffenden Strahles Fi ab, zu dem er parallel ist. Der durch sukzessive Reflexionen an der Platte 8 und dann am Zweiflächner 9 erhaltene Strahl Fs ist unter den oben genannten Bedingungen antiparallel zur Richtung des eintreffenden Strahles Fi und damit zur Zielrichtung, in der der Strahl F gesendet wird, sofern die optische Reflektoranordnung 10 so konstruiert ist, dass die Positionen der Platte und des Zweiflächners unabhängig von den vorgesehenen Umweltbedingungen die gleichen bleiben, unter denen sich die Anordnung befinden kann, wenn der Satellit, zu dem sie gehört, in Umlaufbahn ist.As indicated above, the target angle at which the beam F is transmitted from the satellite is derived directly from that of the incoming beam Fi to which it is parallel. By successive reflections on the plate 8th and then the two-lane 9 The resulting beam Fs is under the above conditions antiparallel to the direction of the incoming beam Fi and thus the direction in which the beam F is sent, provided the optical reflector assembly 10 is designed so that the positions of the plate and the biplane remain the same regardless of the envisioned environmental conditions under which the arrangement may be located if the satellite to which it belongs is in orbit.

Dies kann z.B. erreicht werden, indem der Zweiflächner und die Platte über eine mechanische Montage starr verbunden werden, die aus einem gegen Temperaturänderungen wenig empfindlichen Material gebildet ist. Die Quelle 2, die Reflektoranordnung 7 und die Anordnung, die wenigstens einen stellaren Sensor 5 und einen Winkelpositionsaufnehmer 6 verbindet, sind angeordnet wie in 1 schematisch dargestellt, so dass der Meß-Sekundärstrahl Fs zu dem optischen Winkelpositionierungsaufnehmer 6 in einer Richtung nahe der optischen Achse dieses Winkelpositionsaufnehmers übertragen wird. Dies kann erreicht werden durch die Verwendung von Befestigungsmitteln, die vorgesehen sind, um eine starre Positionierung des optischen Winkelpositionierungsaufnehmers 6 in Bezug auf den reflektierenden Zweiflächner 9 zu ermöglichen, hinter dem er sich befindet. Dies ist realisierbar, soweit die Anordnung, die den Winkelpositionsaufnehmer 6 und den stellaren Sensor 5 bildet, nur wenig Energie verbraucht und dissipiert, im Gegensatz zur Quelle 2, von der sie in der vorgeschlagenen Ausgestaltung getrennt sind. Dadurch ist es möglich, die Bestandteile der Zielrichtungsbestimmungsvorrichtung von der Quelle 2 zu isolieren und infolgedessen die Risiken einer Ablenkung des gesendeten Strahles zu beseitigen, die anderenfalls wegen Heterogenität der Materialien im Falle von Temperaturänderungen an der Vorrichtung verursacht werden könnten. Zu beachten ist, dass eine eventuelle Winkeldrehung der Hohlwürfelanordnung keine Änderung der antiparallelen Richtung mit sich bringt. Diese Lösung hat auch den Vorteil, dass sie nicht unbedingt eine Untersuchung der Abmessungsstabilität erfordert, mit der genau die Setzbewegungen untersucht werden können, die auf die Vibrationen und die Entspannung der thermoelastischen Belastungen der Strukturen zurückgehen.This can be achieved, for example, by rigidly connecting the biface and the plate by means of a mechanical assembly which is formed from a material which is less susceptible to temperature changes. The source 2 , the reflector arrangement 7 and the arrangement comprising at least one stellar sensor 5 and an angular position sensor 6 connects are arranged as in 1 shown schematically, so that the secondary measuring beam Fs to the optical Winkelpositionierungsaufnehmer 6 is transmitted in a direction near the optical axis of this Winkelpositionsaufnehmers. This can be achieved by the use of fasteners provided to rigidly position the optical angular position sensor 6 with respect to the reflective two-bladed surface 9 to enable behind which he is located. This is feasible, as far as the arrangement, the Winkelpositionsaufnehmer 6 and the stellar sensor 5 forms, consumes little energy and dissipates, in contrast to the source 2 from which they are separated in the proposed embodiment. Thereby, it is possible to extract the components of the target direction determination device from the source 2 and, as a result, eliminate the risks of deflection of the transmitted beam, which could otherwise be caused by heterogeneity of the materials in the event of temperature changes on the device. It should be noted that any angular rotation of the hollow cube assembly does not involve any change in the antiparallel direction. This solution also has the advantage that it does not necessarily require an investigation of the dimensional stability, with which exactly the settling movements can be examined, which are based on the vibrations and the relaxation of the thermoelasti decline in burdens on structures.

Claims

Contraption ( 3 ) for determining the direction in which one of a source ( 2 ), in particular a laser source, generated beam (F) is sent, wherein the device ( 3 ) comprises: an optical reflector arrangement ( 7 ) positioned on the path of the incoming beam (Fi) coming from the source ( 2 ), wherein the optical reflector arrangement ( 7 ) a plate ( 8th ) and an internally reflecting Zweiflächner ( 9 ) and wherein the plate ( 8th ) is arranged on the path of the incoming beam (Fi), that the largest part of the energy of the incoming beam (Fi) through the plate ( 8th ), from which it emerges as a beam (F) oriented in a direction parallel to the direction of the incoming beam (Fi), an arrangement in which an optical angular position sensor (15) is fixed as required in relation to each other. 6 ) and at least one stellar sensor ( 5 ), wherein the angular position sensor ( 6 ) behind the optical reflector arrangement ( 7 ), characterized in that the plate ( 8th ) and the two-bladed ( 9 ) rigidly with respect to each other in a hollow cube assembly so on a theoretical cube ( 10 ) are arranged that the plate ( 8th ) on a side surface (C) of the cube ( 10 ) and the two-bladed ( 9 ) along an edge of the cube ( 10 ), which is perpendicular to the side surface (C), and that the rest of the energy of the incoming beam (Fi) as a secondary beam into the interior of the Zweiflächners ( 9 ), which intercepts it and in the form of a so-called secondary measuring beam (Fs) in a direction opposite to the direction of the incoming beam (Fi) in the direction opposite to the angular position sensor ( 6 ) reflected.

Contraption ( 3 ) according to claim 1, characterized in that the two surfaces of the bifurcator ( 9 ) each on adjacent side surfaces of the cube ( 10 ) are arranged.

Contraption ( 3 ) according to claim 1 or 2, wherein the angular position sensor ( 6 ) with respect to the stellar sensor ( 5 ) by attachment to this stellar sensor ( 5 ) is oriented in a fixed manner.

Contraption ( 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the plate ( 8th ) is a dichroic plate or arranged at a Brewster angle for a given wavelength.

Space satellite ( 1 ) with a position determining system that allows it to locate with respect to the celestial body, in particular a planet around which it orbits, and with a position determining system that enables it to find its orientation, this position determining system being a device ( 3 ), which makes it possible to determine the destination in which one of a source ( 2 ) generated beam (F) is sent, characterized in that the device ( 3 ) is designed according to one of claims 1 to 4.

Space satellite ( 1 ) according to claim 5, in which the device ( 3 ) is part of a functional sub-array of the Lidar type to determine the targeting direction.

Space satellite ( 1 ) according to claim 6, wherein the lidar functional sub-assembly is a weather lidar, which is used in particular for wind measurements.