DE3322750C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bearbeitung der Ausgangssignale eines optischen Erdhorizontsensores 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 angegeben. Hierzu werden für zwei Achsen unter anderem optische Erdhorizontsensoren verwendet, die zur Klasse der nullsuchenden Sensoren gezählt werden.

Ein solcher Sensor ist aus der DE-OS 16 73 921 bekannt. Dieser Erdhorizontsensor weist eine in Resonanz schwingende Feder auf, die mit einer Trägerplatte für zwei Optiken verbunden ist, wobei die optischen Achsen der Optiken jeweils einen kleinen Winkel gegenüber der Achse des Schwingsystems einnehmen. Die optischen Achsen sind so ausgerichtet, daß in der Ruhelage des Schwingsystems jeweils ein kleiner Bereich um den Erdrand durch die Optiken erfaßt und auf jeweils einem Strahlungsempfänger abgebildet wird. Beim Schwingen des Systems werden von beiden Optiken mit den zugehörigen Strahlungsempfängern mehr oder minder große Bereiche um den Erdrand erfaßt, so daß sich ein Empfangssignal ausbildet, das durch einen Hell-Dunkel- Wechsel bestimmt ist. Ist der Hell-Dunkel-Wechsel in beiden Strahlungsempfängern gleich, so befindet sich der Satellit in der gewünschten Ausrichtung. ist der Satellit nicht richtig ausgerichtet, so ist das Hell-Dunkel-Verhlältnis der Empfänger entsprechend unterschiedlich, woraus dann ein Regelsignal zur Korrektur der Satellitenlage abgeleitet werden kann.

Ein gewisser Nachteil dieses Systems liegt in der Verwendung zweier Empfänger. Diese Empfänger können zwar zunächst auf gleiche Charakteristik geeicht werden, jedoch können sich alterungbedingt im Laufe der Zeit Abweichungen ergeben, so daß die Signale der Empfänger nicht mehr korrekt ausgewertet werden.

Aus diesem Grunde wird gemäß der nicht vorveröffentlichten DE-OS 32 14 375 ein Erdhorizontsensor verwendet, der lediglich einen Empfänger aufweist. Der Erdhorizontsensor arbeitet wie der zuerst genannte 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 Zerhacker- bzw. Chopper-Scheibe in der Bildebene der Objektivlinse. Diese Zerhackerscheibe hat einen dem Bild der Erde etwa entsprechenden Durchmesser und wird mit einer bestimmten Amplitude, der Zerhackeramplitude, und einer bestimmten Frequenz, der Zerhackerfrequenz hin- und herbewegt. Das durch die Sammeloptik fallende und von der Zerhackerscheibe unterbrochene Licht der beiden gegenüberliegenden, durch die schwingende Zerhackerscheibe wechselseitig freigegebenen Erdhorizonte wird über eine Sekundäroptik aus einem sphärischen 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 der Zerhackerfrequenz demoduliert. Wenn die von dem Detektor aufgenommene Lichtenergie von beiden Erdhorizonten gleich ist, wird durch die Demodulation ein NULL-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.

Die Zerhackerscheibe wird mit einer Zerhackerfrequenz 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 Zerhacker-Prinzip mehrere Vorteile:

Zum einen ist der mechanische Zerhacker 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 Abgleichs 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 Sensor- Signals 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 Sensorsignale anzugeben, die in einfacher Weise aus den Sensorsignalen 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 dem Ablagewinkel zuzuordnenden Sensorsignals nur von der Anomalie V und der Zerhackeramplitude A abhängt, so daß bei Änderung der Zerhackeramplitude A auf einen Wert A 1 sich auch der Anomalie-Anteil U _DA proportional der Amplitude von U _DA auf U _{DA 1} ändert. Somit lassen sich bei einer Änderung der Zerhackeramplitude und der daraus folgenden Änderung des Anomalie-Anteiles direkt die Erdanomalie und auch der Anomalie-Anteil des Sensorsignales ableiten.

Dies sei im folgenden erläutert:

Bei gleichmäßig warmer Erde strahlen beide Erdhorizonte bzw. Erdränder mit gleicher Intensität, d. h. es gilt

E _L = E _R = E (1)

Hierbei ist E die mittlere Strahlungsintensität, E _L die Strahlungsintensität des linken Erdrandes und R _R die Strahlungsintensitäten vom linken und rechten Erdrand nicht gleich, d. h. ist E _L ≠E _R , so wird dieser Zustand als Erdanomalie bezeichnet.

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

E _L + E _R = 2E = Constans (2)

Die unterschiedliche Strahlungsintensität beider Erdränder wird dargestellt zu

E _L = E-Δ
E _R = E + Δ (3)

Hierbei ist Δ die Intensitätsdifferenz der Strahlungsintensität bezogen auf den Mittelwert. Als Erdanomalie V wird das Verhältnis dieser beiden Strahlungsintensitäten bezeichnet:

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)

Die Formel ist gültig für den Bereich

in der Formel bedeuten:

U _{D α} = das von dem Ablagewinkel α abhängige Sensorsignal, das als elektrische Spannung gemessen wird; K = ein konstanter Proportionalitätsfaktor, der durch die Sensorgeometrie bestimmt ist; A = Zerhackeramplitude; α = Ablagewinkel der Visierlinie des Erdhorizontalsensors; K _A = ein mechanischer, ebenfalls konstanter Übertragungsfaktor.

Den Verlauf der Kennlinie U _{D α} zeigt Fig. 1. Die gesamte Kennlinie läuft über einen Winkelbereich von etwa ±18°, der verwendete Meßbereich für den Ablagewinkel ist ca. ±1°. Der Verlauf der Kennlinie in diesem angegebenen Meßbereich ist in Fig. 2 dargestellt. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß sich für kleine Ablagewinkel die Kennlinie linearisieren läßt, und zwar durch folgende Formel:

U _{D α} ^x = K · K _A · α (6)

Diese linearisierte Kennlinie U _{D α} ^x ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt.

Strahlen die beiden Erdränder unterschiedliche Energie ab, so setzt sich die gesamte Kennlinie U _D aus der obigen ungestörten Kennlinie U _{D α} und einem Anomalie-Anteil U _DA zusammen:

U _D = U _DA + U _{D α} (7)

Der Anomalie-Anteil U _DA ist dann

Aufgrund der Formeln 5, 7 und 8 ergibt sich dan für die Kennlinie U _D des Erdhorizontsensors

bzw. für kleinere Werte α

Aus den Formeln 8 bis 10 folgt, wie oben angegeben, der Anomalie-Anteil des Sensorsignals nur von der Anomalie V und der Zerhackeramplitude A abhängt.

Wird jetzt das Sensorsignal bei zwei verschiedenen Zerhackeramplituden A und A 1 gemessen, so wird der Anomalie- Anteil U _DA zumindest für kleine Winkel unabhängig von der Anomalie V. Für kleine Winkel gilt für den Anomalie-Anteil

und für die vereinfachte, korrigierte und für kleine Ablagewinkel α gültige Kennlinie U _{D α} ^x

Für die Erdanomalie V ergibt sich hierbei

aus der hervorgeht, daß die Erdanomalie nur von der Zerhackeramplitude und den Sensorsignalen bei den unterschiedlichen Zerhackeramplituden abhängt. Für große Ablagewinkel muß selbstverständlich die vollständige Formel für die Kennlinie herangezogen werden.

Demnach kann man allein aus den Werten der Sensorsignale für unterschiedliche Zerhackeramplituden Rückschlüsse für eine korrigierte Sensorkennlinie ziehen, bei der die Erdanomalie berücksichtigt ist.

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

In Fig. 3 sind zwei Kennlinien U _{D α} und U _{D 1 α} ohne Anomalie (Normkennlinien) aufgezeichnet, wobei die eine Kennlinie U _{D α} für die Amplitude A, die andere Kennlinie für die Amplitude A₁ gilt. Ebenso sind zwei Kennlinien U _D und U _{D 1} aufgezeichnet, die für eine Anomalie von V = 1,5/1 gelten und den Amplituden A bzw. A₁ zugeordnet sind.

Im einem ersten Fall werden die beiden Spannungswerte U und U₁ für die Zerhackeramplitude A bzw. A₁ gemessen. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, würden diesen Spannungswerten die mit Kreuzen angezeigten Ablagewinkel auf den beiden Normkennlinien ohne Anomalie entsprechen.

In einem zweiten Fall werden die Spannungswerte U′ bzw. U′₁ für die Amplitude A bzw. A₁ gemessen; Auch diese Werte sind gekreuzt auf den beiden Normkennlinien U _D bzw. U _{D 1 α} 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′₁ 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 Anomalienspannung U _DA direkt aus der Gleichung (11) berechnet werden. Das Anomaliesignal entsprechend der Erdanomalie V ergibt sich aus Gleichung (13). Für die Werte U′ und U₁′ müssen die vollständigen Formen bzw. Kurvenformen der einzelnen Kennlinien herangezogen werden. In allen Fällen können die Rechenoperationen so 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 _{DA 1}. 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 abgeleitet, sondern von dem tatsächlich gemessenen Kurvenverlauf. An dem Prinzip der Korrektur ändert sich jedoch nichts.

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

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

Besonders vorteilhaft ist eine Amplitudenmodulation der Zerhackeramplitude und die Auswertung des zu der jeweiligen Zerhackeramplitude zugehörigen Sensorsignales mittels eines Synchrondemodulators. Hierbei werden direkt das Anomaliesignal und die Korrektur der Winkelablage erzeugt. Wird die Modulationsfrequenz höher gelegt als die Bandbreite des Sensorsignals, so kann die Amplitudenmodulation des Sensorsignals unterdrückt werden. Hiermit ist eine kontinuierliche Messung des Signals für die Winkelabgabe 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 korrgiert 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. In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 den Verlauf der Kennlinie eines Erdhorizontensors ohne Anomalie über den gesamten Auffaßbereich;

Fig. den Verlauf der Kennlinie eines Erdhorizontsensors ohne Anomalie für Ablagewinkel zwischen ±1°;

Fig. 3 den Verlauf zweier Kennlinien ohne Anomalie für zwei unterschiedliche Zerhackeramplituden und den Verlauf dieser Kennlinien mit Anomalie;

Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 3 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 5 den Verlauf unterschiedlicher Kennlinien des Erdhorizontsensors bei einer Amplitudenmodulation der Zerhackeramplitude;

Fig. 6 den Verlauf der Kennlinien für einen Mittelwert des Anomalie-Anteils des Sensorsignales bei einer Amplitudenmodulation der Amplitude der Zerhackerscheibe:

Fig. 7 bis 10 jeweils Blockschaltbilder für unterschiedliche Ausführungsformen von Erdhorizontsensoren.

In den Blockschaltbildern in den Fig. 7 bis 10 sind für gleiche oder gleichwirkende Bauelemente gleiche Bezugszeichen verwendet, denen jedoch die Buchstaben a, b, c bzw. d hinzugefügt sind.

Ein optischer Erdhorizontsensor 1 a weist eine Eingangsoptik 2 a auf, die für den Infrarotbereich empfindlich ist. In der Brennebene der Optik 2 a ist eine Zerhackerscheibe 3 a angeordnet, die durch einen Zerhackerantrieb 4 a, z. B. ein in Resonanz schwingendes Magnet-Federsystem angetrieben wird. Die Zerhackerscheibe wird mit einer konstanten Frequenz von z. B. 40 Hz mit einer bestimmten Zerhackeramplitude geregelt angetrieben. Die Zerhackeramplitude wird in einem bestimmten Rhythmus zwischen zwei verschiedenen Amplituden A und A₁ umgeschaltet. Diese getaktete Umschaltung wird wie auch die gesamte andere Auswertung gesteuert durch einen Taktgenerator 5 a. Hierzu wird die Zerhackeramplitude mit einem nicht näher beschriebenen Sensor 6 a gemessen, der Istwert wird auf eine Summierstelle 7 a gegeben, an dessen anderem Eingang der Sollwert liegt. Das Ablagesignal wird ebenso wie das Taktsignal einem Regler 8 a zugeführt, der den Zerhackerantrieb entsprechend überwacht. Die Zerhackerfrequenz wird als Synchronisationssigal dem Taktgenerator 5 a zugeführt, der auch den Abgleich der anderen beteiligten Schaltungsanordnungen, insbesondere den Abgleich mit einem Rechner Ca für die Lageregelung vornimmt.

Die von der Zerhackerscheibe periodisch hindurchgelassene Infrarotstrahlung fällt auf einen Infrarotdetektor; das Ausgangssignal wird verstärkt. Dies ist durch den Block 9 a angedeutet. Das verstärkte Detektorsignal wird einem Demodulator mit Tiefpaß und Verstärker 10 a getaktet zugeführt. Am Ausgang des Demodulators 10 a erscheint dann eine getaktete Reihe von Spannungswerten U _D bzw. U _{D 1}, die den Sensorsignalen mit den beiden Amplituden A bzw. A₁ entsprechen. Diese in Folge ermittelten Sensorsignale werden einmal einem Summierglied 11 a und zum anderen einer Korrekturschaltung 12 a zugeführt, 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 12 a werden die Anomalieanteile U _DA bzw. U _{DA 1} sowie das Anomaliesignal V berechnet. Der Anomalieanteil wird phasenrichtig dem Summierglied 11 a zugeführt und dort mit dem Ausgangssignal U _D bzw. U _{D 1} des Demodulators kombiniert. Am Ausgang des Summiergliedes 11 a erscheint dann das anomaliekorrigierte Sensorsignal.

Dem Rechner Ca für die Lageregelung des Satelliten werden das korrigierte Ablagesignal, das Anomaliesignal und vom Taktgenerator 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 Fig. 8 ist ein Erdhorizontsensor 1 b dargestellt, bei dem die Auswertung der Sensorsignale mittels eines Synchrondemodulators 13 b erfolgt. Mit Hilfe eines Taktgenerators 5 b wird die Zerhackeramplitude mit einer Frequenz moduliert, die höher als die Bandbreite des Ablagesignales ist. Das Ausgangssignal des Detektors 9 b wird einem Demodulator 10 b zugeführt, dessen Ausgangssignal allgemein dargestellt werden kann zu:

Der erste Term U _DmA gibt den Mittelwert des Anomalieanteiles an, während der zweite Term U _{Dm α} den von dem Ablagewinkel abhängigen Teil des Sensorsignales angibt. Für kleine Ablagewinkel kann das Anomaliesignal V berechnet werden aus

Hierbei sind A _max bzw. A _min die maximale bzw. minimale Zerhackeramplitude, A _m die jeweilige Zerhackeramplitude, m der Modulationsfaktor, U _max bzw. U _min die Ablagespannung bei maximaler Amplitude bzw. Minimaler Amplitude sowie K der oben erwähnte Proportionalitätsfaktor des Horizontsensors.

Wie aus Gleichung 14 ersichtlich, setzt sich das Demodulatorsignal, d. h. das Sensorsignal zusammen aus einem anomalieabhängigen Teil und einem lageabhängigen Teil. Bei dem obigen Ausführungsbeispiel mit zwei festen Amplituden A bzw. A₁ war der durch die Anomalie bedingten Fehler durch einen festen Betrag ausgedrückt. Bei einer Amplituden- Modulation gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist der Anomalieanteil ebenfalls moduliert. Dieser Anteil wird in dem Demodulator 13 b demoduliert; anschließend wird in der Korrektur- und Linearisierungsschaltung 12 b der anomalieabhängige Anteil und die Anomalie selbst bestimmt. Das Ausgangssignal des Demodulators 10 b wird über einen Tiefpaß 14 b dem Summierglied 11 b zugeführt. Das Summierglied 11 b erhält weiterhin von der Korrekturschaltung 12 b den Mittelwert des Anomalieanteils. Ausgang des Summiergliedes 11 b ist dann das korrigierte Sensorsignal. Dieses Signal und das Anomaliesignal V werden dem Rechner Cb für die Lageregelung des Satelliten zugeführt. Der Verlauf des Mittelwertes des Anomalienanteiles U _DmA für Anomaliewerte von V = 1/1 und V = 1,5/1 ist in Fig. 6 dargestellt. Eingezeichnet sind ferner die Kennlinien U _Dm für die mittlere Ablagespannung für die gleichen Anomaliewerte 1 bzw. 1,5.

Zur Korektur 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 Zerhackeramplituden oder einer der Sensoren mit konstanter Amplitude und der zweite mit sich ändernder Amplitude arbeiten bzw. es können beide Sensoren mit sich ändernder Amplitude arbeiten. Die Auswertung der Sensorsignale der beiden Kanäle kann wiederum entweder extern vom Rechner oder auch intern im Sensor selbst bzw. in Kombination beider Möglichkeiten ausgeführt werden.

Arbeiten beide Sensoren mit verschiedenen Zerhackeramplituden, so können Sensorsignal und Anomaliesignal gleich schnell erfaßt werden, somit auch der Ablagewinkel unverzögert korrigiert werden. Nachteilig ist hierbei das unterschiedliche Driftverhalten der beiden unabhängigen Sensorkanäle. Wird einer der Erdhorizontsensoren mit konstanter Zerhackeramplitude und der andere mit veränderlicher Zerhackeramplitude 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 Fig. 9 und 10 sind Schaltungsanordnungen zur Anomaliekorektur dargestellt, die jeweils zweikanalig arbeiten, wobei in beiden Fallen die beiden Erdhorizontsensoren 1 c und 1 c′ bzw. 1 d und 1 d′ jeweils ihre mit sich ändernder Zerhackeramplitude arbeiten. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 die Auswertung extern im Rechner Cc für die Lageregelung erfolgt, bei der Ausführung gemäß Fig. 10 jedoch sensorintern.

Die beiden Kanäle 1 c und 1 c′ in Fig. 9 sind identisch aufgebaut und umfassen wie der Erdhorizontsensor in Fig. 7 jeweils eine Optik 2 c, 2 c′, eine Zerhackerscheibe 3 c, 3 c′ einen Zerhackerantrieb 4 c, 4 c′, einen Zerhackeramplitudensensor 6 c, 6 c′ sowie einen Regler 8 c, 8 c′ für den Zerhackerantrieb. Das Ausgangssignal der beiden IR-Detektoren 9 c und 9 c′ wird jeweils in einem Demodulator 10 c bzw. 10 c′ mit Tiefpaß und Verstärker demoduliert. Die Sensorsignale beider Kanäle werden dem Rechner C _c für die Lageregelung zugeführt und dort entsprechend den obigen Ausführungen ausgewertet.

In beiden Kanälen werden die Zerhackeramplituden verändert. Die Zerhackeramplituden können zwischen zwei Amplitudenwerten A und A 1 geschaltet werden, wobei sich die jeweiligen Schaltzeiten mit den zugehörigen Zerhackeramplituden überschneiden. Auf diese Weise liefert, immer der eingeschwungene Endhorizontsensor mit der größten Zerhackeramplitude das Sensorsignal, während der andere Sensorkanal mit der kleineren Amplitude das zur Korrektur der Anomalie notwendige Signal erzeugt. Das korrigierte Sensorsignal steht durch diese Überschneidung ohne Unterbrechung zur Verfügung. Die Ausgangssignale beider Kanäle werden für korrespondierende Zerhackeramplituden verglichen; dieser Vergleich wird zum Abgleich der Kennlinie, d. h. zur Driftkompensation verwendet. In der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 10 erfolgt die Auswertung der Sensorsignale sensorintern. Für beide Kanäle 1d und 1 d′ ist ein gemeinsamer Taktgenerator 5 d vorgesehen, der die Schaltung der Zerhackeramplitude und die Auswertung für beide Kanäle steuert. Das Ausgangssignal des Demodulators 10 d im Kanal 1 d wird über einen Tiefpaß 14 d einem Summierglied 11 d zugeführt. Dieses Summierglied erhält andererseits von dem zweiten Kanal 1 d′ ein in dem Korrekturglied 11 d′ ermitteltes Korrekturglied für die Anomalie, so daß an dem Ausgang des Summiergliedes 11 d das korrigierte Sensorsignal ansteht. Am Ausgang des Korrektur- und Linearisierungsgliedes 11 d′ liegt das Anomaliesignal an. Beide Signale werden dem Rechner Cd für die Lageregelung des Satelliten zugeführt. Die Korrekturschaltung 11 d′ erhält wie bei dem Ausführungsbeispiel zu Fig. 7 von dem Demodulator 10 d′ mit Tiefpaß und Verstärker des zweiten Kanales 1 d′ sowie von dem Demodulator 10 d des ersten Kanales 1 d jeweils das unkorrigierte Sensorsigal. Durch diese Kreuzverbindung beider Kanäle kann sowohl das Sensorsignal als auch das Anomaliesignal kontinuierlich gemessen werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Bearbeitung der Ausgangssignale eines optischen Erdhorizontsensors eines geostationären Satelliten, wobei der Erdhorizontalsensor eine Eingangsoptik und eine in der Brennebene der Eingangsoptik gelegene, mit einer bestimmten Zerhackeramplitude und Zerhackerfrequenz hin- und herbewegte Zerhackerscheibe mit einem dem Bild der Erde etwa entsprechenden Durchmesser aufweist, so daß bei der periodischen Bewegung der Zerhackerscheibe abwechselnd Strahlung von gegenüberliegenden Erdrändern an den entsprechenden Rändern der Zerhackerscheibe vorbeigelassen und über eine Sekundäroptik auf einen Detektor fokussiert wird, dessen Ausgangssignal verstärkt und mit der Zerhackerfrequenz zu einem Sensorsignal demoduliert wird, das ein Maß für den Ablagewinkel der Visierlinie des Erdhorizontalsensors in bezug auf die Verbindungslinie Satellit/Erdmittelpunkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerhackerscheibe abwechselnd mit unterschiedlich großer Zerhackeramplitude betrieben wird, die zumindest während der durch die Zerhackerfrequenz gegebenen Periodendauer konstant bleibt, daß für die aufgrund der unterschiedlichen Amplituden der Zerhackerscheibe sich ergebenden Werte der Sensorsignale Ablagewinkel mittels einer vorgegebenen ersten Kennlinienschar bestimmt werden, welche die Abhängigkeit der Werte der Sensorsignale vom Ablagewinkel ohne Erdanomalie für die unterschiedlichen Amplituden der Zerhackerscheibe angibt, und falls die derart für die unterschiedlichen Amplituden der Zerhackerscheibe bestimmten Ablagewinkel voneinander abweichen, aus einer zweiten vorgegebenen Kennlinienschar, welche die Abhängigkeit der Werte der Sensorsignale vom Ablagewinkel für die unterschiedlichen Amplituden der Zerhackerscheibe und für vorgegebene Werte der Erdanomalie als zusätzlichem Parameter angibt, für die unterschiedlichen Werte der Sensorsignale bei jeweils gleicher Erdanomalie ein gemeinsamer Ablagewinkel bestimmt wird, welcher dann den tatsächlichen, um den Erdanomalieanteil korrigierten Ablagewinkel darstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß bei vorliegend kleiner Ablagewinkel, die im wesentlichen dem linearen Bereich der ersten Kennlinienschar zuzuordnen sind, die Sensorsignale (U _D , U _{D 1}) für zwei unterschiedliche Zerhackeramplituden (A, A 1) gemessen werden, daß der für die größere Amplitude gemessene Wert (U _D ) um den Anomalieanteil vermindert wird und daß der korrekte Ablagewinkel anhand dieses korrigierten Wertes auf der durch den Nullpunkt gehenden Kennlinie der ersten Kennlinienschar bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerhackeramplitude mit einer Frequenz oberhalb der Bandbreite des Sensorsignales moduliert und das gemessene Sensorsignal synchron demoduliert wird.