DE3322750A1

DE3322750A1 - Verfahren zur bearbeitung der ausgangssignale eines optischen erdhorizontsensors

Info

Publication number: DE3322750A1
Application number: DE19833322750
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing. Sodeikat (grad.), 8021 Baierbrunn
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1983-06-24
Filing date: 1983-06-24
Publication date: 1985-01-03
Also published as: DE3322750C2; GB2142498A; IT8421544A0; FR2547917B1; IT8421544A1; JPS6015298A; GB2142498B; FR2547917A1; GB8412392D0; IT1176294B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bearbeitung des Ausgangssignals eines optischen Erdhorizontsensors eines geostationären Satelliten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Für die Lageregelung geostationärer Satelliten werden Regelsignale benötigt, die die Ablage einer satellitenfesten Visierlinie in bezug auf die Verbindungslinie Satellit-Erdmittelpunkt angeben. Hierzu werden für zwei Achsen unter anderem optische Erdhorizontsensoren verwendet, die zur Klasse der h"ullsuchenden Sensoren gezählt werden können. Ein solcher Erdhorizontsensor arbeitet im Infrarotbereich und basiert auf dem mechanischen Zerhacker- bzw. Chopper-Prinzip. Die Infrarotstrahlung der Erde wird durch eine Objektivlinse aus Germanium gesammelt und fällt auf eine kreisförmige Chopper-Scheibe in der Bildebene der Linse. Diese Chopper-Scheibe hat einen dem Bild der Erde etwa entsprechenden Durchmesser und wird mit einer bestimmten Amplitude , der Chopper-Amplitude, unter einer bestimmten Frequenz, derChopper-Frequenz, hin- und herbewegt. Das durch die Sammeloptik fallende und von der Chopper.-Scheibe unterbrochene Licht der beiden gegenüberliegenden, mit derChopper-Frequenz wechselseitig freigegebenen Erdhorizonte wird über eine Sekundäroptik aus einem sphärischem Spiegelsegment und einem Prisma über einen Spektralfilter für den Infrarotbereich auf einen Detektor, z.B. einen pyroelektrischen Detektor geleitet.

Das Ausgangssignal des Detektors wird verstärkt und anschließend mit derChopper-Frequenz demoduliert. Wenn die von dem Detektor aufgenommene Lichtenergie von beiden Erdhorizonten gleich ist, wird durch die Demodulation ein NüLL-Signal geliefert. Ist dieses nicht der Fall, z.B. weil die Visierlinie des Erdhorizontsensors nicht mit der Verbindungslinie Satellit-Erdmittelpunkt zusammenfällt, dann hängt das Ausgangssignal des Detektors von der Differenz der aufgenommenen Lichtmengen beider Horizonte ab. Diese Differenz ist dann ein Maß des Ablagewinkels der Visierlinie des Erdhorizontsensors in bezug auf die Verbindungslinie Satellit-Erdmittelpunkt.

Mit einem solchen Erdhorizontsensor kann der Ablagewinkel in einer Achse angegeben werden. Für eine Dreiachsenstabilisierung sind zwei derartige Erdhorizontsensoren notwendig.

DieChDpper-Scheibe wird mit einer Chopper-Frequenz von etwa 40 Hz und einer Amplitude von etwa 1/17 des Scheibendurchmessers etwa 1 mm hin- und herbewegt.

Gegenüber anderen Sensorsystemen ergeben sich bei derartigen Erdhorizontsensoren nach dem Chopper-Prinzip mehrere Vorteile:

Zum einen ist der mechanische Zerhacker bzw.Chopper ein sehr einfaches Feder-Masse-System, das mit seiner natürlichen Resonanzfrequenz schwingt. Es sind daher weder ein Antriebsmotor noch eine aufwendige Winkelauslesung erforderlich. Zum anderen wird die zerhackte Infrarotstrahlung pro Kanal nur auf einen Detektor geleitet. Dadurch entfallen das Problem des Abdfleichs mehrerer Detektoren sowie das Alterungsproblem.

Der Meßbereich eines derartigen Erdhorizontsensors beträgt etwa _+ 1 °. Der erwähnte Nullpunktsfehler infolge unterschiedlicher Strahlung gegenüberliegender Erdhorizonte ist zwar nur gering, kann jedoch im Extremfall etwa +_ 16 % des angegebenen Meßbereiches von einem Grad betragen. Man bemüht sich, dieses durch die Strahlungsanomalie hervorgerufene Fehlersignal, d.h. den Anomalie-Anteil innerhalb des Sensorablagesignals so klein wie möglich zu halten. Dieses Bemühen ist verständlich, wenn man bedenkt, daß geostationäre Satelliten dazu benutzt werden sollen, Richtfunk- und ferngerichtete Fernsehverbindungen zur Erde herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Korrektur des Anomalie-Anteils innerhalb der Sensorablagesignale anzugeben, die in einfacher Weise aus den Sensorablagesignalen selbst hergeleitet werden kann.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß der Anomalie -Anteil des Sensorablagesignals nur von der Anomalie V und der Chopper-Amplitude A abhängt, so daß bei Änderung der Chopper-Amplitude A auf einen Wert A1 sich auch der Anomalie-Anteil U-,. proportional der Amplitude von U_DA auf U-.- ändert. Somit lassen sich bei einer Änderung der Chopper-Amplitude und der daraus folgenden Änderung des Anomalie -Anteiles direkt die ErdanoEia-lie und auch der Anomalie -Anteil des Sensorablagesignales ableiten.

Dies sei im folgenden erläutert:

Bei gleichmäßig warmer Erde strahlen beide Erdhorizonte bzw. Erdränder die gleiche Energie ab, d.h. es gilt 5

E_L = E_R = E (1)

Hierbei ist E die mittlere Strahlungsenergie, E_ die Strahlungsenergie des linken Erdrandes und E_R die Strahlungsenergie des rechten Erdrandes. Sind die Strahlungsenergien vom linken und rechten Erdrand nicht gleich, d.h. ist E_T f E_, so wird dieser Zustand als Erdanomalie bezeichnet.

Für die weiteren Betrachtungen wird vorausgesetzt, daß die mittlere Energie konstant ist, d.h. daß

E_L + E_R = 2E = Constans (2)

Die unterschiedliche Strahlungsenergie beider Erdränder wird dargestellt zu

E_L = E -Δ

E_R = E +Δ (3)

Hierbei ist & die Energiedifferenz der Strahlungsenergie bezogen auf den Mittelwert. Als Erdanomalie V wird das Verhältnis dieser beiden Strahlungsenergien bezeichnet:

_v .

_n E

Die Anomalie V schwankt in der Praxis in einem Bereich zwischen 1,5/1 bis 1/1,5.

Liegt keine Erdanomalie vor, so kann die Kennlinie des Erdhorizontsensors angenähert durch folgende Formel dargestellt werden (vgl. Fig. 1)

D-. = ί · K · A. sin (C* · ^A · 90) (5)

^Dä< A

Die Formel ist gültig für den Bereich

^ + 1
in der Formel bedeuten:

^A

U_D = das von dem Ablagewinkel ac, abhängige Sensorablagesignal, das als elektrische Spannung gemessen wird; K= ein konstanter Proportionalitätsfaktor, der durch die Sensorgeometrie bestimmt ist;

A = Chopper-Amplitude;

σ\ = Ablagewinkel der Visierlinie des Erdhorizontsensors; Kj. = ein mechanischer, ebenfalls konstanter Übertragungsfaktor.

Den Verlauf der Kennlinie U_D zeigt Figur 1. Die gesamte Kennlinie läuft über einen Winkelbereich von etwa +■ 18°, der verwendete Meßbereich für den Sensorablagewinkel ist ca. + 1°, Der Verlauf der Kennlinie in diesem angegebenen Meßbereich ist in Figur 2 dargestellt. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß sich für kleine Ablagewinkel die Kennlinie linearisieren läßt, und zwar durch folgende Formel:

· W tf

Diese linearisierte Kennlinie U_n ^x ist in Figur 2 gestrichelt dargestellt.

Strahlen die beiden Erdränder unterschiedliche Energie ab, so setzt sich die gesamte Kennlinie U_n aus der obigen ungestörten Kennlinie £L· . und einem Anomalie-Anteil U_, zusammen:

IJ es DA

^ÜD ^{= Ü}DA ^{+ Ü} <⁷>

Der Anomalie-Anteil U ist dann

^ÜDA = ^K * ^A · TW

Aufgrund der Formeln 5, 7 und 8 ergibt sich dann für die Kennlinie U₀ des Erdhorizontsensors

für U_n = K-A- γ— + 1 · κ · A-sin (0(|Δ · 90) -1"^* 0^+1 (9)

bzw. für kleine Werte &
20

⁰D ^{= K}*^A' πΙ^{+ k}'^ka -⁰^ ⁽¹⁰⁾

Aus den Formeln 8 bis 10 folgt, daß, wie oben angegeben, der Anomalie-Anteil des Sensorablagesignals nur von der Anomalie V und der Chopper-Amplitude A abhängt.

Wird jetzt das Sensorablagesignal bei zwei verschiedenen Chopper-Amplituden A und A1 gemessen, so wird der Anomalie-Anteil U_n, zumindest für kleine Winkel unabhängig von der !0 Anomalie V. Für kleine Winkel gilt für den Anomalie-Anteil

und für die vereinfachte, korrigierte und für kleine Ablage-

■γ

winkel^ gültige Kennlinie U_n /

U_n .^X = U_n - ^r- (U_n-U ) (12)

DOv D A-A- D ρ·]

Für die Erdanomalie V ergibt sich hierbei

(A-AJ - K-(U -U₁)

V = ' 2 ^Ul (13)

(A-A₁) . K₊(U_n-U₀₁)

aus der hervorgeht, daß die Erdanomalie nur von der Chopper-Amplitude und den Sensorablagesignalen bei den unterschiedlichen Chopper-Amplituden abhängt. Für große Ablagewinkel muß selbstverständlich die vollständige Formel für die Kennlinie herangezogen werden.

Demnach kann man allein aus den Werten der Sensorablagesignale für unterschiedliche Chopper-Amplituden Rückschlüsse für eine korrigierte Sensorkennlinie ziehen, bei der die Erdanomalie berücksichtigt ist.

In Figuren 3 und 4 ist die Korrektur der Kennlinie graphisch erläutert.

In Figur 3 sind zwei Kennlinien U_^ und U_n,. ohne Anomalie aufgezeichnet, wobei die eine Kennlinie U-, für die Amplitude A, die andere Kennlinie für die Amplitude A₁ gilt. Ebenso sind zwei Kennlinien U und U₀₁ aufgezeichnet, die für eine Anomalie von V = 1,5/1 gelten und den Amplituden A bzw. A₁ zugeordnet sind.

In einem ersten Fall werden die.beiden Spannungswerte U und U₁ für die Chopper-Amplitude A bzw. A₁ gemessen. Wie aus Figur 4 hervorgeht, würden diesen Spannungswerten die mit Kreuzen angezeigten Ablagewinkel auf den beiden Normkennlinien ohne Anomalie entsprechen.

In einem zweiten Fall werden die Spannungswerte U^r bzw. U ' für die Amplitude A bzw. A. gemessen; Auch diese Werte sind gekreuzt auf den beiden Normkennlinien U bzw. U-., -i?C dargestellt. Die ersten Werte auf der Normkennlinie entsprechend den Spannungswerten U und U₁ liegen noch im Bereich, in dem die beiden Normkennlinien sich überdecken, wohingegen die Werte für U' und'U'

TO nicht mehr im überlappenden Bereich liegen. Da die jeweiligen Messwerte nicht dem gleichen Ablagewinkel auf den Normkennlinien zugeordnet werden können, liegt Anomalie vor. Im linearen Bereich der Kennlinie kann die Anomaliespannung D*. direkt aus der Gleichung

(11) berechnet werden. Das Anomaliesignal entsprechend der Erdanomalie V ergibt sich dann aus Gleichung (13). Für die Werte U' und u' müssen die vollständigen Formen bzw. Kurvenformen der einzelnen Kennlinien herangezogen werden. In allen Fällen können die Rechenoperationen so 0 gedeutet werden, daß die korrespondierenden Kennlinien ohne und mit Anomalie sämtlich in einem gemeinsamen Nullpunkt geschoben werden und sich paarweise überdecken. Durch die Verschiebung der einzelnen Kennlinien ergeben sich dann die einzelnen Anomalieanteile U_DA bzw. U_DA1. Da die Optik des Erdhorizontsensors weitere unlineare Verzerrungen der Kennlinie bzw. der übertragungsfunktion des Horizontsensors hervorruft, wird die Korrektur für große Ablagewinkel nicht von der mathematisch gegebenen Kennlinie angeleitet, sondern von dem tatsächlich ge-0 messenen Kurvenverlauf. An dem Prinzip der Korrektur ändert sich jedoch nichts.

9396 ~¹¹" ■ : - :::- O r

Es sind verschiedene Möglichkeiten denkbar, das oben angegebene Verfahren zur Korrektur der Sensorablagesignale zu realisieren. So kann z.B. die Chopper-Scheibe intermittierend mit verschiedenen Amplituden bewegt werden. Durch das Umschalten der Chopper-Amplitude wird allerdings der Meßvorgang unterbrochen, wodurch keine kontinuierliche Messung möglich ist.

Ebenso können zur Korrektur der Anomalie auch die Sensorablagesignale zweier getrennter Erdhorizontsensoren herangezogen werden. Die Optik kann dann entweder doppelt ausgeführt oder für beide Chopper-Scheiben durch einen Strahlteiler gemeinsam sein.

Besonders vorteilhaft ist eine Amplitudenmodulation der Chopper-Amplitude und die Auswertung des zu der jeweiligen Chopper-Amplitude zugehörigen Sensorablagesignales mittels eines Synchrondemodulators. Hierbei werden direkt das Anomaliesignal und die Korrektur der Winkelablage erzeugt. Wird die Modulationsfrequenz höher gelegt als die Bandbreite des Sensorablagesignals, so kann die Amplitudenmodulation des Sensorablagesignals unterdrückt werden. Hiermit ist eine kontinuierliche Messung des Signals für die Winkelablage und der Anomalie möglich. Durch die Verwendung der Amplitudenmodulation ist auch eine vollkommen autonome sensorinterne Korrektur des Erdhorizontsensors möglich. Die Ausgangssignale, die der Erdhorizontsensor an den Rechner für die Lageregelung des geostationären Satelliten abgibt, sind demnach bereits korrigiert und brauchen nicht mehr in dem Rechner korrigiert zu werden.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert ist. I.n der Zeichnung stellen dar:

9396

Figur 1 den Verlauf der Kennlinie eines Erdhorizontsensors ohne Anomalie über den gesamten Auffaßbereich;

Figur 2 den Verlauf der Kennlinie 'eines Erdhorizontsensors ohne Anomalie für Ablagewinkel zwischen ^. ¹° >

Figur 3 den Verlauf zweier Kennlinien ohne Anomalie für zwei unterschiedliche Chopper-Amplituden und den Verlauf dieser Kennlinien mit Anomalie

Figur 4 einen Ausschnitt aus Figur 3 in vergrößertem Maßstab

Figur 5 den Verlauf unterschiedlicher Kennlinien des Erdhorizontsensors bei einer Amplitudenmodulation der Chopper-Amplitude;

Figur 6 den Verlauf der Kennlinien für einen Mittelwert des Anomalie-Anteils des Sensorablagesignales bei einer Amplitudenmodulation der Amplitude der Chopper-Scheibe;

Figuren bis 10 jeweils Blockschaltbilder für unterschiedliche Ausführungsformen von Erdsensoren

9396 -13·-. : _ ."■.." r\ "Ί

In den Blockschaltbildern in den Figuren 8 bis 11 sind für gleiche oder gleichwirkende Bauelemente gleiche Bezugszeichen verwendet, denen jedoch die Buchstaben a, b/ c bzw. d hinzugefügt sind.

Ein optischer Erdhorizontsensor 1a weist eine Eingangsoptik 2a auf/ die für den Infrarotbereich empfindlich ist. In der Brennebene der Optik 2a ist eine Chopperscheibe 3a angeordnet, die durch einen Chopperantrieb 4a, z. B. ein in Resonanz schwingendes Magnet-Federsystem angetrieben wird. Die Chopperscheibe wird mit einer konstanten Frequenz von z. B. 40 Hz mit einer bestimmten Chopper-Amplitude geregelt angetrieben. Die Chopper-Amplitude wird in einem bestimmten Rhythmus zwischen zwei verschiedenen Amplituden A und A- umgeschaltet.

Diese getaktete Umschaltung wird wie auch die gesamte andere Auswertung gesteuert durch einen Taktgenerator 5a. Hierzu wird die Chopper-Aplitude mit einem nicht näher beschriebenen Sensor 6a gemessen, der Istwert wird auf eine Summierstelle 7a gegeben, an dessen anderem Eingang der Sollwert liegt. Das Ablagesignal wird ebenso wie das Taktsignal .einem Regler 8a zugeführt, der den Chopperantrieb entsprechend überwacht. Die Chopperfrequenz wird als Synchronisationssignal dem Taktgenerator 5a zugeführt, der auch den Abgleich der anderen beteiligten Schaltungsanordnungen, insbesondere den Abgleich mit einem Rechner Ca für die Lageregelung .vornimmt.

Die vom Chopper periodisch hindurchgelassene Infrarotstrahlung fällt auf einen Infrarotdetektor; das Ausgangs-

3C signal wird verstärkt. Dies ist durch den Block 9a angedeutet. Das verstärkte Detektorsignal wird einem Demodulator mit Tiefpaß und Verstärker 10a getaktet zugeführt. Am Ausgang des Demodulators 10a erscheint dann eine getaktete Reihe von Spannungswerten U bzw. U₁, die den

Sensorablagesignalen mit den beiden Amplituden A bzw. A entsprechen. Diese in Folge ermittelten Ablagesignale werden einmal einem Summierglied 11a und zum anderen einer Korrekturschaltung 12a zugeführt ₁ in der Anomaliefehler korrigiert werden. Diese Korrektur erfolgt, wie oben erläutert, je nach Ablagewinkel anhand von vorgegebenen Gleichungen bzw. durch einen mehr oder minder komplizierten mathematischen bzw. graphischen Vergleich einzelner Kennlinien. In der Korrekturschaltung 12a werden die Anomalieanteile IL bzw. U .. sowie das Anomaliesignal V berechnet. Der Anomalieanteil wird phasenrichtig dem Sumierglied 11a zugeführt und dort mit dem Ausgangssignal LL bzw. U . des Demodulators kombiniert. Am Ausgang des Sumrriergliedes 11a erscheint dann das anomaliekorrigierte Ablagesignal der Visierlinien des Erdhorizontsensors.

Dem Rechner Ca für die Lageregelung des Satelliten werden das korrigierte Ablagesignal, das Anomaliesignal und vom Taktgererator das Abgleich- und Taktsignal zugeführt.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Amplitudensteuerung und die Anomaliekorrektur auch im Rechner Ca für die Lageregelung erfolgen; der Rechner muß lediglich über den Amplitudentakt den Meß- und Abgleichtakt selektieren.

In Figur 9 ist ein Erdhorizontsensor 1b dargestellt, bei dem die Auswertung des zur Chopper-Amplitude zugehörigen Ablagesignales mittels eines Synchrondemodulators 13b erfolgt. Mit Hilfe eines Taktgenerators 5b für die Amplituden-Modulation wird die Chopper-Apmlitude mit einer Frequenz moduliert, die höher als die Bandbreite des Ablagesignales ist. Das Ausgangssignal des Detektors 9b wird einem Demodulator 10b zugeführt, dessen Ausgangs-

9396

signal allgemein dargestellt werden kann zu:

(14)

Λ ⁺ f-^K'V/

^Sin

<■

U.

DmA

Der erste Term ü_ _ gibt den Mittelwert des Anomalie-

DmA

anteiles an, während der zweite Term U_n j den von dem Ablagewinkel abhänaigen Teil des Sensorablagesignales angibt. Für kleine Ablagewinkel kann das Anomaliesignal V berechnet werden aus

K_A.

*^K

^(ünax-^Umin)

_A_m.2m.K - (U_max-U_min )

Hierbei sind A bzw. A . die maximale bzw. minimale max mxn

bzw. U . die Ablagespannung

Chopper-Amplitude,

bei maximaler Amplitude bzw. bei minimaler Amplitude sowie K der oben erwähnte Proportionalitätsfaktor des Horizontsensors.

Wie aus Gleichung 14 ersichtlich, setzt sich das Demodulatorsignal zusammen aus einem ancinalieabhängigen Teil und einem lageabhänigigen Teil. Bei dem obigen Ausführungsbeispiel mit zwei festen Amplituden A bzw. A₁ war der durch die Anomalie bedingte Fehler durch einen festen Betrag ausgedrückt. Bei einer Amplituden-Modulation gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 9

ist der Anomalieanteil ebenfalls moduliert. Dieser Anteil wird in dem Demodulator 13b demoduliert; anschließend wird in der Korrektur- und Linearisierungsschaltung 12b der anomalieabhängige Anteil und die Anomalie selbst bestimmt. Das Ausgangssignal des Demodulators 10b wird über einen Tiefpaß 14b dem Summierglied 11b zugeführt. Das Summierglied 11b erhält weiterhin von der Korrekturschaltung 12b den Mittelwert des Anomalieanteils. Ausgang des Summiergliedes 11b ist dann das korrigierte Sensorablagesignal. Dieses Signal und das Anomaliesignal V werden dem Rechner Cb für die Lageregelung des Satelliten zugeführt. Der Verlauf des Mittelwertes des AncDinalieanteiles U__ für Anomaliewerte von V=1/1 und V=1,5/1 ist in Figur 6 dargestellt. Eingezeichnet sind ferner die Kennlinien tL, für die mittlere Ab-

Dm

lagespannung für die gleichen Anomaliewerte 1 bzw. 1,5.

Zur Korrektur der Anomalie können auch die Signalzüge zweier unabhängiger Erdhorizontsensoren für eine Meßachse herangezogen werden. Bei einem derartigen zweikanaligen Sensor können beide Sensoren entweder mit verschiedenen Chopper-Amplituden schwingen, einer der Sensoren auf konstanter Amplitude und der zweite mit sich ändernder Amplitude schwingen bzw. es können beide Sensoren ihre Amplitude ändern. Die Auswertung

der Ablagesignale der beiden Kanäle kann wiederum entweder extern vom Rechner oder auch intern im Sensor selbst bzw. in Kombination beider Möglichkeiten ausgeführt werden.

Schwingen beide Sensoren mit verschiedenen Chopper-Amplituden, so können Ablagesignal und Anomaliesignal gleichschnell erfaßt werden, somit auch der Ablagewinkel unverzögert korrigiert werden. Nachteilig ist hierbei das unterschiedliche Driftverhalten der beiden

9396 y

unabhängigen Sensorkanäle. Wird einer der Sensoren mit konstanter Amplitude und der andere mit veränderlicher Amplitude betrieben, so kann der Kanal für den zweiten Sensor in der Kennlinie auf 'diejenige des ersten Kanales angeglichen werden. Nachteilig ist hierbei wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel die getaktete Korrektur der Anomalie.

In den Figuren 9 und 10 sind Schaltungsanordnungen zur Anomaliekorrektur dargestellt, die jeweils zweikanalig arbeiten, wobei in beiden Fallen die beiden Erdsensoren 1c und Ic¹ bzw. 1d und 1d' jeweils ihre Amplitude ändern. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 die Auswertung extern im Rechner Cc für die Lageregelung erfolgt, bei der Ausführung gemäß Figur 10 jedoch sensorintern.

Die beiden Kanäle 1c und 1c¹ in Figur 9 sind identisch aufgebaut und umfassen wie der SensorinFigur 7 jeweils eine Optik 2c, 2c¹, eine Chopperscheibe 3c, 3c¹, einen Chopper- ^O antrieb 4c, 4c¹, einen Chopper-Amplitudensensor 6c, 6c¹ sowie einen Regler 8c, 8c¹ für den Chopperantrieb. Das Ausgangssignal der beiden IR-Detektoren 9c und 9c¹ wird jeweils in einan Demodulator 10c bzw. 10c' mit Tiefpaß und Verstärker demoduliert. Die Ablagesignale beider Kanäle werden dem Rechner C für die Lageregelung augeführt

und dort entsprechend den obigen Ausführungen·.ausgewert et .

In beiden Kanälen werden die Chopper-Amplituden verändert. Die Amplituden können zwischen zwei Amplitudenwerten A und A1 geschaltet werden, wobei sich die jeweiligen Schaltzeiten mit den zugehörigen Amplituden überschneiden. Auf diese Weise liefert immer der eingeschwungene Sensor mit der größten Chopperamplitude das Ablagesignal, während der andere Sensorkanal mit

der kleineren Amplitude das zur Korrektur der Anomalie notwendige Signal erzeugt. Das korrigierte Ablagesignal steht durch diese Überschneidung ohne Unterbrechung zur Verfügung. Die Ausgangssignale beider Kanäle werden für korrespondierende Amplituden verglichen; dieser Vergleich wird zum Abgleich der Kennlinien, d. h. zur Driftkompensation verwendet.

In Figur 10 erfolgt die Auswertung der Sensorausgangssignale sensorintern. Für beide Kanäle 1d und 1d' ist ein gemeinsamer Taktgenerator 5d vorgesehen, der die Schaltung der Chopper-Amplitude und die Auswertung für beide Kanäle steuert. Das Ausgangssignal des Demodulators 1Od im Kanal 1d wird über einen Tiefpaß I4d einem Summierglied 11b zugeführt. Dieses Suinmierglied erhält andererseits von dem zweiten Kanal 1d' ein in dem Korrekturglied 11b' ermitteltes Korrektursignal für die Anomalie, so daß an dem Ausgang des Summiergliedes lld das korrigierte Ablagesignal ansteht. Am Ausgang des Korrektur-und Linearisiergliedes 11d' liegt das Anomaliesignal an. Beide Signale werdendem Rechner Cd für die Lageregelung des Satelliten zugeführt. Die Korrekturschaltung 11d' erhält wie bei dem Ausführungsbeispiel zu Figur 7 von dem Demodulator 10d' mit Tiefpaß und Verstärker des zweiten Kanales 1d' sowie von dem Demodulator 1Od des ersten Kanales 1d jeweils das unkorrigierte Ablagesignal. Durch diese Kreuzverbindung beider Kanäle kann sowohl das Ablagesignal als auch das Anomaliesignal kontinuierlich gemessen werden.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Bearbeitung der Ausgangssignale eines optischen Erdhorizontsensors eines geostationären Satelliten, wobei der Erdhorizontsensor eine Eingangsoptik, eine in der Br^ennebene der Eingangsoptik gelegene, mit einer bestimmten Amplitude (Chopper-Amplitude) und Frequenz (Chopperfrequenz) hin- und herbewegte Chopperscheibe mit einem dem Bild der Erde etwa ensprechenden Durchmesser, ferner eine Sekundäroptik und einen Detektor aufweist, dessen Ausgangssignal verstärkt und mit der Chopperfrequenz zu einem Sensorablagesignal demoduliert wird, das ein Maß für den Ablagewinkel der visierlinie des Erdhorizontsensors in bezug auf die Verbindungslienie Satellit/ Erdmittelpunkt ist, dadurch gekennzeichnet , daß zur Veringerung der durch unterschiedlich warme Erdränder (Anomalie) hervorgerufenen Fehler der Sensorablagesignale der

• w v *

Erdhorizontsensor mit unterschiedlichen Chopper-Amplituden betrieben wird, daJ3 für die Chopper-Amplituden die zugehörigen Äblagesignale mit den Werten der Normkennlinien für Chopper-Amplituden ohne Anomalie bei einem gemeinsamen Ablagewinkel verglichen werden, daß bei Nichtübereinstimmung der korrespondierenden Werte für einen gemeinsamen Ablagewinkel die gemessenen Werte korrigiert werden, bis Deckung der korrespondierenden Werte auftritt, und daß die gemessenen Werte um diese Korrekturbeträge (Anomalieanteil) vermindert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablagesignale (U , U₁) für zwei unterschiedliche Chopper-Amplituden (A, A1) gemessen werden, und daß der für die größere Amplitude gemessene Wert (CL) um den Anomalieanteil

ΙΤ

vermindert wird, und daß diesem korrigierten Wert der entsprechende Ablagewinkel auf der Normkennlinie zugeordnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Chopper-Amplitude mit einer Frequenz ober halb der Bandbreite des Sensorablagesignales modu-Q liert und das gemessene Ablagesignal synchron demoduliert wird, daß der demodulierte Anteil mit den Werten der Normkennlinie verglichen wird, und daß das gemessene Ablagesignal um ein dem Vergleich entsprechendes Fehlersignal vermindert wird.