DE3412046A1 - Stern- und sonnensensor fuer ein lageregelungssystem - Google Patents
Stern- und sonnensensor fuer ein lageregelungssystemInfo
- Publication number
- DE3412046A1 DE3412046A1 DE19843412046 DE3412046A DE3412046A1 DE 3412046 A1 DE3412046 A1 DE 3412046A1 DE 19843412046 DE19843412046 DE 19843412046 DE 3412046 A DE3412046 A DE 3412046A DE 3412046 A1 DE3412046 A1 DE 3412046A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- star
- sun
- detector
- sun sensor
- detector array
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/16—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S5/163—Determination of attitude
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/785—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system
- G01S3/786—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Navigation (AREA)
Description
9532
Stern- und Sonnensensor für ein Lageregelungssystem
Die Erfindung betrifft einen Stern- und Sonnensensor für ein Lageregelungssystem eines Raumflugkörpers.
Zur Bestimmung der Lage eines Satelliten im Weltraum sind optische Detektoren bekannt, die die Position der
Sonne oder heller Sterne erfassen und entsprechende Positionsdaten zur Lageregelung des Satelliten liefern.
Da die Sonne bei einer Abbildung durch eine Optik als Scheibe erscheint, Sterne jedoch, verglichen mit dem
Durchmesser eines Detektorelementes, als Punktlicht-
1^ quellen erscheinen, sind unterschiedliche elektronische
Auswertemethoden und Elektroniken für Stern- und Sonnensensoren erforderlich (z.B. "Development Studies for a
Polaris Sensor", Sira Institue Ltd., Juni 1979 und "Technical Description Sun Sensor", MBB/ERNO, 28.11.83).
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Stern- und Sonnensensor für einLageregelungssystem eines Raumflugkörpers
zu schaffen, der mit erheblich verringertem elektronischem Aufwand auskommt. Diese Aufgabe gelingt durch
einen nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildeten Stern- und Sonnensensor.
Durch die gezielte Einführung einer Aberration in dem Objektiv für den Sternsensor erscheinen auch die nahezu
punktförmigen Sterne auf dem Detektorarray als Lichtflecken, wodurch es möglich wird, ein bezüglich Anzahl
und Anordnung der Detektorelemente gleiches Detektorarray
wie für den Sonnensensor zu verwenden; dies wiederum ermöglicht eine Auswertung der Detektorarrays
durch eine einzige Auswerteelektronik, die wechselweise
Patentabteilung
341204
9532
mit den Detektorarrays verbunden wird.
Die Aufweitung von punktförmigen Lichtquellen zu Lichtflecken im Sternsensor hat weiterhin den Vorteil, daß
eine genauere Winkelbestimmung eines Sterns durchführbar ist, als es aufgrund des Durchmessers eines Detektorelementes
möglich erscheint. So beträgt der Durchmesser eines Detektorelementes typischerweise 28 um, welches
bei einem Bildfeld des gesamten Detektorarrays mit 256 χ 256 Detektorelementen von typischerweise 5° x. 5°
einer Winkelgröße von 70 arcsec entspricht. Da nunmehr durch die Aufweitung der Punktlichquellen stets mehrere
Detektorelemente mit unterschiedlicher Intensität beleuchtet werden,läßt sich durch Interpolation eine Genauigkeit
von ca. 2 arcsec erreichen.
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in den Figuren teilweise schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben werden.
20
20
Es zeigen
Fig. 1 einen Raumflugkörper mit einem kombinierten
Stern- und Sonnensensor;
25
25
Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau des kombinierten Stern-
und Sonnensensors.
Auf der Oberfläche eines Raumflugkörpers 1 sind die Empfangseinrichtungen 2 und 3 eines Sonnen- und eines
Sternsensors angeordnet. Die optischen Achsen der Empfangseinrichtungen 2 und 3 sind so ausgerichtet, daß
sie bei einer bestimmten Lage des Raumflugkörpers im Weltraum direkt zur Sonne 4 bzw. auf ein vorbestimmtes
Sternenfeld 5 gerichtet sind. Die Empfangseinrichtungen
MBB
9532
2 und 3 sind über elektrische Leitungen 6 und 7 mit einer gemeinsamen Auswerteelektronik 8 verbunden.
Der Aufbau des kombinierten Stern- und Sonnensensors ist in Fig. 2 näher dargestellt. Die Empfangseinrichtungen
2 und 3 weisen jeweils ein Eintrittsobjektiv 2.1 bzw. 3.1 sowie ein in der jeweiligen Bildebene angeordnetes
Detektorarray 2.2 bzw. 3.2 auf. Als Detektorarray können sog. Charge'· Coupled Devices (CCD) oder Charge Injection
Devices (CID) zur Anwendung kommen. Die Brennweiten der Eintrittsobjektive 2.1 bzw. 3.1 werden bei gleicher Größe
der Detektorarrays 2.2 bzw. 3.2 so gewählt, daß mit der auf die Sonne 4 gerichteten Empfangseinrichtung 2
ein Bildfeld von etwa 60° χ 60° erfaßt wird, mit der auf das Sternenfeld gerichteten Empfangseinrichtung 3
ein Bildfeld von etwa 5° κ 5°.
Das Eintrittsobjektiv 3.1 des Sternsensors 3 ist beispielsweise
vom Petzval- oder vom Gauss-Typ und enthält eine gezielte Aberration, so daß Sterne auf dem
Detektorarray als Lichtfleck mit einem Durchmesser von etwa 2 Detektorelement-Durchmessern abgebildet werden.
Aufgrund dieser Aufweitung von nahezu punktförmigen Lichtquellen zu: Lichtflecken lassen sich die Bilder
der Sonne und der Sterne in gleicher Weise auswerten und die Position des jeweiligen Zentrums ermitteln.
Dies geschieht wechselweise in der gemeinsamen Auswerteelektronik 8.
30
30
Die für die Empfangseinrichtung 2 und 3 gemeinsame Auswerteelektronik
8 besteht aus einer Abfragesteuerung 8.1,
elektronischen Schaltern 8.2 und 8.3, der Prozessorelektronik 8.4, den Datenausgängen 8.5 und 8.6, sowie
dem Kommandoeingang 8.7. Die Prozessorelektronik 8.4
9532
überwacht den Datenverkehr zwischen Satellit und den
Empfangseinrichtungen 2 und 3, nimmt Kommandos vom
Satelliten entgegen, kontrolliert die Abfragesteuerung
und führt die Auswertung der Daten aus, die von der jeweils eingeschalteten Empfangseinrichtung geliefert werden.
Empfangseinrichtungen 2 und 3, nimmt Kommandos vom
Satelliten entgegen, kontrolliert die Abfragesteuerung
und führt die Auswertung der Daten aus, die von der jeweils eingeschalteten Empfangseinrichtung geliefert werden.
Während des Betriebs kann der Satellit über den Eingang 8.7 dem Prozessor 8.4 bestimmte operationeile Moden
vorkommandieren. Sollen zum Beispiel gleichzeitig Stern- und Sonnensensor aktiviert werden, wird vom Prozessor
8.4 die Abfragesteuerung 8.1 derart kommandiert, daß sie über die elektrischen Schalter 8.2 bzw. 8.3 alternierend die Sonnen- bzw. Sternsensordaten, die in digitaler Form vorliegen an die Prozessorelektronik 8.4 durchschaltet. Dort wird, je nach dem welche Daten anstehen, mit speziellen, in diesem Zusammenhang nicht weiter interessierenden Interpolations- und Ausgleichsalgorithmen die
Mittelpunktslage der Lichtflecken ermittelt und über die Ausgänge 8.5 bzw. 8.6 dem Satelliten in digitaler Form
8.4 die Abfragesteuerung 8.1 derart kommandiert, daß sie über die elektrischen Schalter 8.2 bzw. 8.3 alternierend die Sonnen- bzw. Sternsensordaten, die in digitaler Form vorliegen an die Prozessorelektronik 8.4 durchschaltet. Dort wird, je nach dem welche Daten anstehen, mit speziellen, in diesem Zusammenhang nicht weiter interessierenden Interpolations- und Ausgleichsalgorithmen die
Mittelpunktslage der Lichtflecken ermittelt und über die Ausgänge 8.5 bzw. 8.6 dem Satelliten in digitaler Form
zur Verfügung gestellt. Auf diese Weise können die Stern- und Sonnensensoren quasi-parallel oder einzeln in unterschiedlichen,
vorkommändierbaren Abfragehaufigkeiten ausgelesen werden.
Claims (4)
1. Stern- und Sonnensensor für ein Lageregelungssystem
eines Raumflugkörpers gekennzeichnet durch die Kombination folgender
Merkmale:
a) der Sternsensor (3) weist ein erstes Objektiv (3.1) auf, in dessen Bildebene ein
erstes Detektorarray (3.2) angeordnet ist,
b) das Objektiv (3.1) des Sternsensors (3) erzeugt in der Bildebene durch gezielte Ab;erration
aus punktförmigen Lichtquellen (Sternen 5) Lichtflecken, deren Durchmesser
größer als der Durchmesser eines Detektorelementes ist,
c) der Sonnensensor (2) weist ein zweites Objektiv (2.1) auf, in dessen Bildebene ein
zweites Detektorarray (2.2) mit gleicher Anzahl und Anordnung von Detektorelementen
wie das erste Detektorarray (3.2) angeordnet ist,
d) das erste und zweite Detektorarray (3.2,2.2) sind über eine Schalteinrichtung (8.2,8.3)
wechselweise mit einer einzigen Auswerteelektronik verbunden.
2. Stern- und Sonnensensor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß das erste Objektiv (3.1) eine Korrektur der chromatischen Ab era-
35
2 9532
tion über einen Spektralbereich von 0,3 bis 1,2 μπι
aufweist.
3. Stern- und Sonnensensor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet , daß das erste Objektiv (2.1) eine gezielte sphärische Aberration
oder Apodisation aufweist.
4. Stern- und Sonnensensor nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Auswerteelektronik (8) durch Interpolation über
die von einem Lichtfleck beleuchteten Detektorelemente
das Zentrum des Lichtfleckes bestimmt.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843412046 DE3412046A1 (de) | 1984-03-31 | 1984-03-31 | Stern- und sonnensensor fuer ein lageregelungssystem |
FR8504693A FR2562262B1 (fr) | 1984-03-31 | 1985-03-28 | Capteur d'etoiles et de soleil pour un systeme de controle d'orientation |
JP60065091A JPS60229900A (ja) | 1984-03-31 | 1985-03-30 | 位置調節システムのための星および太陽センサ |
US06/718,358 US4618259A (en) | 1984-03-31 | 1985-04-01 | Star and sun sensor for attitude and position control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843412046 DE3412046A1 (de) | 1984-03-31 | 1984-03-31 | Stern- und sonnensensor fuer ein lageregelungssystem |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3412046A1 true DE3412046A1 (de) | 1985-10-03 |
DE3412046C2 DE3412046C2 (de) | 1988-06-09 |
Family
ID=6232223
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843412046 Granted DE3412046A1 (de) | 1984-03-31 | 1984-03-31 | Stern- und sonnensensor fuer ein lageregelungssystem |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4618259A (de) |
JP (1) | JPS60229900A (de) |
DE (1) | DE3412046A1 (de) |
FR (1) | FR2562262B1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103234511A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-08-07 | 北京控制工程研究所 | 小型长寿命编码式太阳敏感器 |
EP4109043A1 (de) * | 2021-06-23 | 2022-12-28 | The Boeing Company | Direkter sonnenabbildender sternsensor |
US12020402B2 (en) | 2020-06-26 | 2024-06-25 | The Boeing Company | Direct sun imaging star tracker |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5023440A (en) * | 1985-04-22 | 1991-06-11 | Lockheed Sanders, Inc. | Tracker using angle-converting cones |
US4801202A (en) * | 1985-12-20 | 1989-01-31 | Itt Aerospace Optical | Method and apparatus for radiometer star sensing |
US4933550A (en) * | 1988-07-15 | 1990-06-12 | Hegyi Dennis J | Photodetector system with controllable position-dependent sensitivity |
US4870290A (en) * | 1988-09-26 | 1989-09-26 | Honeywell Inc. | Object motion sensing and measuring apparatus using position sensing detectors |
US6098929A (en) * | 1998-01-28 | 2000-08-08 | Falbel; Gerald | Three axis attitude readout system for geosynchronous spacecraft |
WO2001049565A1 (en) * | 2000-01-04 | 2001-07-12 | The Johns Hopkins University | Method and apparatus for autonomous solar navigation |
AU2001268965A1 (en) * | 2000-04-11 | 2001-10-23 | Roke Manor Research Limited. | Self-calibration of an array of imaging sensors |
US7831341B2 (en) * | 2004-10-28 | 2010-11-09 | University Of Maryland | Navigation system and method using modulated celestial radiation sources |
CN104457759A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-03-25 | 上海卫星工程研究所 | 高精度原子鉴频测速导航仪及其导航方法 |
RU2690055C1 (ru) * | 2018-05-17 | 2019-05-30 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Устройство ориентации космического аппарата по звездам |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2763177A (en) * | 1952-10-24 | 1956-09-18 | Northrop Aircraft Inc | Solar and stellar tracker |
US3931515A (en) * | 1963-04-05 | 1976-01-06 | Sanders Associates, Inc. | Radiant energy detection apparatus |
US3499156A (en) * | 1966-02-16 | 1970-03-03 | Goodyear Aerospace Corp | Celestial matching system for attitude stabilization and position determination |
US3744913A (en) * | 1972-02-24 | 1973-07-10 | Nasa | Device for determining relative angular position between a spacecraft and a radiation emitting celestial body |
US4225781A (en) * | 1979-02-26 | 1980-09-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Solar tracking apparatus |
US4367403A (en) * | 1980-01-21 | 1983-01-04 | Rca Corporation | Array positioning system with out-of-focus solar cells |
JPS58194698A (ja) * | 1982-05-10 | 1983-11-12 | 三菱電機株式会社 | 人工衛星の姿勢センサ |
-
1984
- 1984-03-31 DE DE19843412046 patent/DE3412046A1/de active Granted
-
1985
- 1985-03-28 FR FR8504693A patent/FR2562262B1/fr not_active Expired
- 1985-03-30 JP JP60065091A patent/JPS60229900A/ja active Pending
- 1985-04-01 US US06/718,358 patent/US4618259A/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
"Development Studies for a Polaris Sensor" Sira Institute Ltd., Juni 1979 * |
"Technical Description Sun Sensor" MBB/ERNO, 28.Nov.1983 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103234511A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-08-07 | 北京控制工程研究所 | 小型长寿命编码式太阳敏感器 |
CN103234511B (zh) * | 2013-04-12 | 2015-04-22 | 北京控制工程研究所 | 小型长寿命编码式太阳敏感器 |
US12020402B2 (en) | 2020-06-26 | 2024-06-25 | The Boeing Company | Direct sun imaging star tracker |
EP4109043A1 (de) * | 2021-06-23 | 2022-12-28 | The Boeing Company | Direkter sonnenabbildender sternsensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2562262A1 (fr) | 1985-10-04 |
JPS60229900A (ja) | 1985-11-15 |
FR2562262B1 (fr) | 1988-10-14 |
DE3412046C2 (de) | 1988-06-09 |
US4618259A (en) | 1986-10-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69732878T2 (de) | Bildsensor mit Mehrfach-Gesichtsfeld, der ausschliesslich reflektierende Optik benutzt | |
DE3412046A1 (de) | Stern- und sonnensensor fuer ein lageregelungssystem | |
DE19846690B4 (de) | Kombiniertes Erd-Sternsensorsystem und Verfahren zur Bahn- und Lagebestimmung von Raumflugkörpern | |
EP3037839A1 (de) | Drehlagen-bestimmung eines sensors mittels eines von einem satelliten ausgestrahlten laserstrahls | |
DE3928244C1 (de) | ||
WO2019072615A1 (de) | Stereoendoskop | |
DE4123203C1 (en) | Solid state image converter - has radiation sensitive surface with regions of various densities of distribution of elements i.e. of different levels of resolution | |
DE69512487T2 (de) | Sensoreinrichtung zur Erderfassung für einen Satelliten oder Ähnliches mit einer pyroelektrischen Detektormatrix | |
DE2106268A1 (de) | Verfahren und einrichtung zur zeilenweisen bildaufnahme eines gegenstandes | |
EP2110699A2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Beleuchten einer Objektszene | |
DE3616400A1 (de) | Opto-elektronischer bildumsetzer | |
EP0037530A2 (de) | Verfahren und Einrichtung zur zeilenweisen Aufnahme von Gegenständen | |
DE2250251C3 (de) | Schaltungsanordnung zum optronischen Abtasten von Geländeprofilen | |
DE2942181A1 (de) | Optisch-elektronische anordnung fuer ein thermografisches bild- und trackergeraet | |
DE102012020922A1 (de) | Laserscanner | |
DE102010034318A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur korrigierten radiometrischen Messung von Objektpunkten auf Oberflächen von Himmelskörpern | |
DE3330861C2 (de) | ||
DE60025767T2 (de) | Lichtstrahlsteuerung für Satellitenanwendungen | |
DE19736305C2 (de) | Einrichtung zur Zielentdeckung für ein Flugkörpersystem | |
DE2906950C3 (de) | Einrichtung zum Lenken eines externen Servomechanismus auf ein von einer Person anvisiertes Zielobjekt | |
EP1148455B1 (de) | Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder | |
DE1963450A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur automatischen messung der richtung der optischen achse des menschlichen auges | |
WO1984004177A1 (en) | System for introducing by reflection additional information into binoculars | |
WO2023072994A1 (de) | Verfahren, vorrichtung und computerprogramm zur lagebestimmung von satelliten mittels sternsensor | |
DE3234223A1 (de) | Einrichtung zur bilderzeugung mit einer detektoranordnung, einer fernrohrartigen empfangsoptik und einem optisch-mechanischen abtastsystem |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DEUTSCHE AEROSPACE AG, 8000 MUENCHEN, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |