FR2764976A1 - Capteur de terre statique pour satellite stabilise - Google Patents

Abstract

Le capteur de terre estime les angles de dépointage en roulis et en tangage en mesurant le déplacement de l'image du bord de Terre par rapport à au moins deux groupements de thermopiles. Selon l'invention, il est associé à chaque groupement (B1) une thermopile de référence (Th1 0 ) rendue, par construction, insensible au rayonnement IR et le capteur comporte une chaîne de traitement de signal pour :- prendre en compte le premier signal de tension de la thermopile de référence (Th1 0 ), - prendre en compte les seconds signaux de tension des autres thermopiles dudit groupement (Th1 i ), - et soustraire de chaque second signal ledit premier signal. Application à la stabilisation d'un satellite artificiel.

Description

Description:

La présente invention concerne un capteur de Terre statique en rayonnement infrarouge pour satellite artificiel stabilisé trois axes, du type qui estime les angles de dépointage en roulis et en tangage à partir de la mesure du déplacement de l'image du bord de Terre formée le long de groupements de détecteurs constitués par des thermopiles, qui s'étendent dans un

minimum de deux directions.

Les capteurs de Terre, encore appelés senseurs d'horizon, sont utilisés pour déterminer l'attitude des satellites artificiels à bord desquels ils sont montés. De tels satellites sont principalement du type LEO (Low Earth Orbit, en

anglais) ou du type GEO (Geostationary Earth Orbit, en anglais).

L'attitude du satellite est déterminée par visée d'un astre émetteur de rayonnement infrarouge, de diamètre apparent non nul, tel la Terre. Dans le cas d'un senseur statique, l'image thermique de la Terre est formée par un système optique sur une surface assimilable à un plan, dit plan focal, pour évaluer le dépointage éventuel de l'axe z du satellite notamment, lequel axe z coïncide avec l'axe de visée. Le dépointage est évalué en repérant la position de l'image de la Terre par rapport aux axes x et y, dits de tangage et de roulis, délimités dans le plan focal, qui constituent, avec l'axe z, un système à coordonnées rectangulaires dans l'Espace à partir duquel on peut situer les axes Nord-Sud et Est-Ouest de la Terre. Il devient ainsi possible pour un satellite du type GEO, par exemple, d'orienter de façon précise une antenne par rapport à la Terre. La position de l'image de la Terre est repérée à l'aide d'au moins deux groupements d'éléments thermosensibles, par exemple des thermopiles, qui sont traversées par la ligne de transition Terre-Espace (ligne d'horizon) de l'image formée; autrement dit, chaque groupement de détecteurs sert à déterminer la position du bord de Terre qu'il intercepte à partir des flux thermiques

recueillis sur chaque détecteur.

En pratique, dans le plan focal, quatre groupements de thermopiles, aussi identiques que possible, sont disposés suivant deux directions de préférence perpendiculaires, typiquement les directions NE-SW et NW-SE, et disposées symétriquement par rapport à l'origine du système d'axes x, y, z, de sorte que leurs surfaces sont traversées au même niveau pour un dépointage nul. Les signaux électriques issus de deux groupements de mesure alignés suivant la même direction sont combinés en opposition et le signal résultant forme la réponse du senseur pour la voie de mesure ainsi constituée. Si le rayonnement de la Terre est uniforme, la réponse est en principe nulle pour un dépointage nul et proportionnelle à dé pour un

dépointage dB.

Les capteurs de terre statiques doivent satisfaire à des exigences contradictoires portant sur la précision et le domaine d'utilisation que l'on souhaite tous deux assez grands,

ce qui constitue un problème technique général.

Or, la précision de mesure se dégrade lorsqu'on augmente les dimensions ou hauteurs angulaires h des détecteurs élémentaires, alors que le domaine d'utilisation du capteur, c'est-à-dire la plage d'altitude de fonctionnement, le domaine de dépointage, augmente avec les dimensions angulaires des détecteurs. Pour une structure du plan focal donnée, l'amélioration de la précision en réduisant les dimensions angulaires des détecteurs est donc incompatible avec un domaine d'utilisation important. Les capteurs classiques comportent un nombre réduit de détecteurs, et présentent des caractéristiques de précision et de domaine d'utilisation insuffisantes pour les

besoins des satellites modernes.

Une solution proposée pour résoudre ce problème technique général consiste à augmenter le nombre de détecteurs du plan focal en utilisant des barrettes de détecteurs, ce qui est

aujourd'hui rendu possible par l'évolution des technologies.

Parmi tous les détecteurs possibles, seule la thermopile permet de concevoir des systèmes statiques sans dispositifs de

modulation du flux incident ou de régulation thermique.

Pratiquement, il y a de nombreuses causes d'erreur pour un senseur qui ne comprend que des thermopiles de mesure. A cet égard, on peut se reporter au brevet FR 2 216 560 au nom de la demanderesse. Dans ce document, il est indiqué une solution pour atténuer certaines de ces sources d'erreur. Une autre source d'erreur, non mentionnée explicitement dans le document précité, est le décalage (offset en anglais) global introduit dans la chaîne de traitement du signal de tension fourni par chaque thermopile, décalage dû à la fois à l'amplification du signal et

à la résistance de la thermopile considérée.

Un premier but de l'invention est de s'affranchir

du décalage introduit dans la chaîne de mesure.

Selon l'invention, ce but est atteint grâce au fait que le capteur de terre statique indiqué au premier paragraphe est remarquable en ce qu'à chaque groupement de thermopiles est associée une thermopile de référence qui est insensible au rayonnement infrarouge en provenance de la Terre par le fait que sa face tournée vers la Terre est démunie de matériau absorbant le rayonnement infrarouge et que son autre face, opposée à la Terre, est supportée par un substrat en silicium épais, et qu'il comporte une chaîne de traitement de signal pour, pour chaque groupement: - prendre en compte le signal de tension de ladite thermopile de référence, dit premier signal, - prendre en compte les signaux de tension des autres thermopiles de ladite barrette retenus pour la mesure de dépointage, dits seconds signaux, - et soustraire de chacun desdits seconds signaux ledit premier signal représentatif du décalage qui apparaît après amplification dans ladite chaîne de traitement pour chaque thermopile. On obtient ainsi une compensation matérielle efficace de l'une des erreurs qui affectent directement la mesure

du signal fourni par les thermopiles.

Une autre source d'erreur, sur la mesure du dépointage, non mentionnée dans le brevet précité FR 2 216 560, est la non linéarité entre le signal de sortie de la thermopile traversée par l'horizon terrestre et la valeur du dépointage, lorsque plusieurs thermopiles par barrette sont sollicitées, pour la mesure de forts dépointages, ce que vise la présente invention, le nombre de thermopiles, dans la direction de la barrette, pouvant dépasser 10. Cette non linéarité est due aux discontinuités qui existent entre les détecteurs le long de

chaque barrette.

Pour l'obtention de forts dépointages avec une bonne linéarité du signal de sortie de la barrette de thermopiles, un mode de réalisation préféré de l'invention est remarquable en ce que chacun desdits groupements est constitué par une barrette formée de deux rangées accolées de thermopiles, dites rangée paire et rangée impaire, décalées entre elles de la moitié du pas d'espacement p des thermopiles le long de chaque rangée, la distance d entre deux thermopiles étant inférieure à la dimension h de chaque thermopile dans la direction de la barrette, de façon telle que pour n'importe quelle disposition de l'image du bord de Terre par rapport à la barrette, le bord de Terre apparaisse sur une zone de mesure linéaire d'au moins une thermopile de la rangée paire ou de la rangée impaire de ladite barrette. Un autre problème technique que soulève la stabilisation d'un satellite du type GE0 est la nécessité d'intervention pour gérer les problèmes de passage du soleil et de la lune au voisinage des transitions Terre/Espace, la barrette concernée devant être inhibée pendant ces passages. Ces interventions sont faites, habituellement, de l'extérieur, et

télécommandées à partir d'une base terrienne.

Un mode de réalisation préféré de l'invention, qui résout le problème indiqué au paragraphe précédent, est remarquable en ce que des moyens de calcul, disposés en aval de la chaîne de traitement mettent en oeuvre un algorithme d'inhibition, qui gère une horloge d'inhibition soleil/lune pour: - repérer des instants de passage initiaux du soleil ou de la lune sur des pixels situés dans l'Espace d'au moins une barrette de thermopiles, - déduire desdits instants de passage initiaux les intervalles de temps ultérieurs de passage du soleil ou de la lune sur telle ou telle barrette de thermopiles, - inhiber pendant chacun desdits intervalles de temps ultérieurs les séquences de mesure de dépointage à effectuer sur la

barrette concernée par le passage de la lune ou du soleil.

D'autres algorithmes visant à réduire le bruit de mesure de dépointage, et/ou à compenser une erreur de mesure, due aux non uniformités d'énergie émise par la Terre, essentiellement des erreurs saisonnières de luminance infrarouge dans le sens nord-sud, donnent lieu à d'autres modes de réalisation préférés de l'invention, permettant une bonne précision même pour de forts

dépointages pouvant atteindre 10 degrés.

La description qui suit en regard des dessins

annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien

comprendre comment l'invention peut être réalisée.

La figure 1 montre, selon l'art connu, le principe

de mesure du dépointage à partir d'une barrette de thermopiles.

La figure 2 montre, selon l'art connu, le plan focal du détecteur pour la mesure du dépointage en tangage et en roulis. La figure 3 est le schéma synoptique d'un mode de réalisation de la chaîne de traitement de signal et de moyens de

calcul pour la mise en oeuvre de l'invention.

La figure 4 montre, avec la même présentation qu'à la figure 2, le plan focal du détecteur comportant des

thermopiles de référence, selon l'invention.

La figure 5 est une section longitudinale montrant la structure de deux thermopiles: la thermopile de référence et

une thermopile utile.

La figure 6 représente une barrette selon un mode de réalisation de l'invention à deux rangées parallèles décalées

en quinconce.

La figure 7 représente la fenêtre des thermopiles

d'une barrette utilisée pour la mesure du bord de Terre.

Un capteur de Terre statique est un dispositif comportant plusieurs détecteurs infrarouges élémentaires, avantageusement des thermopiles. Ces détecteurs sont projetés sur le disque terrestre dans le but de repérer les bords de Terre. Le principe de mesure d'une transition Espace/Terre est illustré sur la figure 1, o l'image de l'horizon terrestre est référencée par H0. Les détecteurs, assimilables à des pixels, qui sont utilisés pour le calcul de la transition sont: - le pixel d'ordre i+l situé dans l'espace, qui délivre le signal de référence Vi+1 correspondant à une énergie incidente nulle (énergie émise par l'Espace nulle), - le pixel d'ordre i - 1 totalement immergé dans la terre, qui délivre le signal de référence Vi_1 correspondant à l'énergie terrestre, - le pixel d'ordre i, à cheval sur la Terre et l'Espace, qui

délivre un signal compris entre Vi+.1 et Vi_1.

La position angulaire du bord de Terre y par rapport au premier élément de la barrette de thermopiles est définie par la relation linéaire suivante: = h - - ip (1) t2 Vi_1 - Vi++1 l'origine de la mesure étant prise en bord de la barrette, avec:

p: distance reliant le centre de 2 pixels consécutifs, ou pas.

h: hauteur angulaire d'un pixel.

La quantité i x p repère la position du centre du pixel i.

La quantité h (Vi -Vi+l)/(Vi-_ - Vi+l) repère la position de la

transition au sein du pixel i.

Cette procédure de mesure d'une transition est appliquée en plusieurs points du disque terrestre noté HO, une direction privilégiée des barrettes étant, comme représenté à la figure 2: S-E (barrette n l, soit B1), S-W (barrette n 2, soit

B2), N-W (barrette n 3, soit B3), N-E (barrette n 4, soit B4).

Les angles de dépointage en roulis, R0 et en tangage (TA' se déduisent ensuite à partir de formules de mélanges appliquées sur un minimum de deux transitions. Ces formules dépendent de l'orientation des barrettes. Dans la configuration présentée sur la figure 2, elles s'écrivent: ('p1 - 53) + (aP2 - (4)

YRO = 2

çR0 (2)

2 F

(6(9 - Épi) - -

YTA = (3)

Tapj (j allant de 1 à 4) repérant l'écart de transition par

rapport à la valeur de j à dépointage nul.

Les signaux de tension prélevés aux bornes des thermopiles des barrettes B1 à B4 sont multiplexés et les signaux des barrettes sont aussi multiplexés puis amplifiés par un circuit de traitement tel que représenté à la partie gauche de la figure 3 o les barrettes B1 à B4 avec leur multiplexeur respectif sont représentées par les rectangles 1 à 4. Les signaux de sortie des circuits 1 à 4 sont eux- mêmes multiplexés en 5 puis amplifiés par un amplificateur 6. Le signal de sortie de l'amplificateur 6 comporte, pour chaque échantillon de signal en provenance d'une thermopile, un décalage global qui est dû à la fois à l'amplification du signal, en 6, et à la résistance de la thermopile considérée, ce qui nuit à la précision de mesure effectuée en aval, en numérique, dans les dispositifs de l'art connu. L'invention annule au premier ordre le décalage précité en adjoignant à chaque barrette une thermopile de

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référence comme représenté en grisé par: Tho, Th0, ThO, Th0 à la figure 4. Par rapport à une barrette, la thermopile pourrait occuper un autre emplacement que le pixel d'extrémité dirigé vers le centre du plan focal et se situer latéralement à la barrette comme indiqué sur la figure 7. Chaque thermopile de référence a une structure identique aux autres thermopiles sauf en ce qui concerne la nature et l'épaisseur des matériaux situés au-dessus

et au-dessous.

On a représenté à la figure 5, en coupe, l'extrémité de la barrette B1, par exemple, comportant les

1 1

thermopiles Th0, dite de référence, et Th1 qui est la première thermopile, dite active, ou utile, de la barrette, la face supérieure, sur la figure, étant celle qui est tournée vers la Terre. La thermopile Th, connue, est supportée par une couche 8 de Nitrure de Silicium de 0,5 pm d'épaisseur; à sa face supérieure elle comporte sur les surfaces sensibles un revêtement en matériau absorbant le rayonnement infrarouge de 5 iim i d'épaisseur. La thermopile de référence Tho, par contre, est supportée, outre la couche 8, par un substrat de silicium 9 de plusieurs centaines de wm d'épaisseur, ce qui lui confère une grande inertie thermique, et ne comporte pas à sa surface supérieure de matériau absorbant le rayonnement infrarouge, ce rayonnement étant réfléchi par la surface en oxyde de silicium 11, de 0,2 Hpm d'épaisseur. Ainsi, la thermopile Th0 est insensible au rayonnement infrarouge qu'elle reçoit et son signal de sortie, après échantillonnage, multiplexage et amplification, i résulte en un signal de décalage, S (d'offset en anglais), ce signal de décalage étant aussi présent, en plus du signal utile,

dans tous les autres signaux actifs S i de la barrette B1.

Autrement dit, les pixels actifs sont constitués d'une structure absorbant le rayonnement incident et découplée thermiquement de son support. Ces détecteurs délivrent un signal proportionnel à

l'échauffement de la structure induit par l'énergie incidente.

L'élément de référence a la particularité de ne pas posséder de structure absorbante et de ne pas être découplé du support. Il est donc insensible au rayonnement incident mais totalement représentatif d'un point de vue électrique des autres pixels. Il présente donc en sortie de chaîne électrique un signal d'offset

identique à celui des pixels actifs de la barrette.

Selon l'invention le signal S est soustrait des signaux Si. Plus généralement, est effectuée l'opération S i- S 0. De préférence, la chaîne de traitement de la figure 3 i -o' (voir figure 3) comporte à cet effet une boucle d'asservissement constituée par un mélangeur 13, un amplificateur 14, un convertisseur analogique-numérique 15, un circuit ASIC 16, et un convertisseur numérique-analogique 17 dont la sortie est rebouclée sur l'entrée négative du mélangeur 13. Pour chaque j barrette, l'ASIC 16 sélectionne le signal S 0 sous forme échantillonnée et numérisée et le réinjecte dans la branche de retour de la boucle d'asservissement qui comporte le CNA 17. En pratique, cette opération se fait par incrémentations successives à raison d'un incrément à chaque cycle de mesure jusqu'à ce que la valeur d'offset soit atteinte, sur l'entrée négative de la boucle, à la valeur de l'incrément près. A l'initialisation du capteur, une méthode dichotomique permet de converger rapidement vers l'état nominal. Le signal d'offset mesuré sur le pixel de référence est ainsi soustrait des signaux des pixels actifs de la barrette et les signaux des pixels actifs sont ramenés dans la

dynamique du convertisseur analogique-numérique 15.

Une autre source d'imprécision dans la mesure du dépointage, indépendante de la précédente et qui se cumule avec elle, est la discontinuité qui existe entre détecteurs (ou pixels) de chaque barrette, ce qui conduit à des non linéarités dans les mesures. Ceci est praticulièrement vrai pour les thermopiles pour lesquelles l'une des difficultés technologiques porte sur les limitations d'intégration et en particulier les problèmes de rapprochement des pixels séparés par les thermocouples. Les distances entre thermopiles doivent étre ajustées de manière à réduire les perturbations thermiques d'un pixel à l'autre. Typiquement, pour une valeur du pas inter-pixel

p = 600 pm, la hauteur h du pixel est de 440 Fm.

Pour remédier à cette imprécision, un perfectionnement de l'invention consiste à faire en sorte que la géométrie de la barrette soit telle qu'elle assure une mesure de transition continue avec le déplacement du bord de Terre sur la barrette. A cet effet, la barrette est construite de façon que les côtés des thermopiles se chevauchent selon l'axe de mesure, ce qui conduit à une structure de barrette en quinconce comme représenté à la figure 6, la barrette, référencée Bj', étant constituée de deux rangées accolées de thermopiles, dites rangée paire et rangée impaire. Une distribution de sensibilité du pixel uniforme sur sa surface assure par ailleurs que le signal du pixel varie linéairement avec le déplacement de la transition Espace/Terre. Plus précisément, on fait en sorte que la sensibilité de chaque thermopile soit uniforme dans la direction de la barrette, sur une distance, centrée en milieu de pixel, au moins égale à 0,5 p. Dans ces conditions, pour n'importe quelle disposition de l'image du bord de Terre par rapport à la barrette, le bord de Terre apparaît sur une zone de mesure linéaire d'au moins une thermopile de la rangée paire ou de la

rangée impaire de la barrette.

A la figure 3, la chaîne de traitement de signal décrite ci-dessus est suivie de moyens de calcul constitués par un microprocesseur 18, une mémoire RAM 19 et un circuit d'interface 21. Les circuits 18, 19 et 21 sont reliés entre eux et avec le circuit ASIC 16, par un bus de données 22 et un bus

d'adresses 23.

On vérifie que la disposition en quinconce assure un recouvrement entre les zones linéaires de deux pixels adjacents. Outre les deux gains en précision de la mesure de dépointage décrits précédemment, il est nécessaire d'améliorer cette mesure en introduisant des coefficients multiplicatifs, notés 1/Ri, qui prennent en compte les dispersions de réponse des pixels, ces dispersions étant dues à une non uniformité entre thermopiles lors de la fabrication. Les coefficients 1/Ri sont il obtenus par étalonnage à Terre, avant le lancement du satellite et peuvent prendre plusieurs valeurs en correspondance avec autant de fourchettes de température typiquement comprises entre - 20 C et 60 C. Le signal corrigé Sic d'une thermopile s'écrit alors, par rapport à un signal non corrigé Si: Si - SO Sic = Ri

S0 étant le signal fourni par la thermopile de référence.

Le principe de la mesure du bord de Terre consiste à comparer le signal du pixel en bord de Terre aux signaux Terre et Espace les plus proches, dits pixel dans la Terre et pixel dans l'Espace. Lors de chaque mesure de dépointage, pour chaque barrette, le microprocesseur 18 calcule les positions de transition au sein de 3 pixels centrés autour de la transition mesurée au cycle précédent. Les moyens de calcul sont programmés pour sélectionner comme mesure de transition celle qui est la plus proche du centre d'un des pixels. Un perfectionnement du capteur de terre compatible avec les perfectionnements déjà décrits ci- dessus et réservé aux satellites du type GE0 consiste en ce que le signal de référence Terre n'est pas pris égal au signal du pixel dans la terre du fait des non uniformités de l'énergie émise par la Terre. Ces non uniformités d'origine saisonnière affectent principalement la distribution d'énergie infrarouge dans la direction Nord-Sud. L'estimation de la luminance reçue depuis la Terre par la thermopile de transition située en bord de Terre est alors obtenue par extrapolation à

partir des signaux délivrés par les pixels situés dans la terre.

A cet effet, le microprocesseur 18 et les moyens de calcul disposés en aval à la figure 3, mettent en oeuvre un algorithme d'extrapolation 25 qui détermine le gradient de luminance infrarouge le long de chaque barrette et en déduisent la valeur de luminance à prendre en compte pour la thermopile située en bord de Terre. L'algorithme d'extrapolation, dont la conception est à la portée de l'homme du métier, est de préférence adapté à l'orientation et à la structure en quinconce de la barrette. Le calcul de la transition, c'est-à-dire la position angulaire du bord de Terre ç, se déduit ensuite simplement à partir de la formule (1), dans laquelle la valeur de Vi est remplacée par la

valeur obtenue par extrapolation.

La procédure d'estimation de transition est appliquée en plusieurs points du disque terrestre. Ces transitions sont ensuite utilisées pour le calcul des angles de dépointage en roulis et en tangage. Les formules de calcul mettent en oeuvre des opérateurs linéaires du même type que les

formules (2) et (3) ci-dessus.

La mise en oeuvre du plan focal du capteur de Terre consiste à adresser séquentiellement une partie seulement des détecteurs du plan focal. Le fonctionnement du capteur n'oblige en effet pas à traiter tous les pixels puisque seuls ceux situés au bord de Terre interviennent dans le traitement et que deux bords de Terre (deux barrettes) suffisent à la mesure du dépointage. A nombre de pixels lus équivalent, on peut montrer que, du point de vue de la précision on a tout intérêt à utiliser l'ensemble des barrettes disponibles (plus de deux, de préférence) et à limiter au maximum le nombre de pixels lus par

barrette.

L'ensemble des pixels utiles satisfaisant aux conditions indiquées au paragraphe précédent dépend des conditions de mesure et en particulier: de l'existence d'un astre parasite (lune ou soleil) affectant la mesure d'un bord de Terre et obligeant à éliminer cette barrette pendant une durée de l'ordre de quelques minutes, - du dépointage déplaçant la zone des pixels utiles de la barrette. Pour des dépointages importants, certains bords de Terre peuvent sortir du champ de mesure des barrettes et

rendre la mesure de ces barrettes inutile.

Un mode de réalisation préféré du capteur de Terre, compatible avec ceux précédemment décrits consiste à réaliser une sélection autonome des barrettes de mesure, c'est-à-dire par le capteur lui-même. Cette réalisation, réservée à des satellites du type GE0, met en oeuvre un séquencement particulier pour les thermopiles, piloté à partir d'un algorithme d'inhibition 26 (figure 3): la sélection de chaque barrette est conditionnée par le dépointage estimé par le capteur (présence ou pas d'un bord de Terre sur la barrette) et par la présence éventuelle d'un astre parasite près d'une des transitions. Les informations des barrettes n'observant pas le bord de Terre (fort dépointage) ou perturbées par un astre sont automatiquement éliminées du calcul au moyen de l'algorithme d'inhibition 26 dont la conception est d'ailleurs à la portée de l'homme du métier. En outre le capteur comporte, en 27 (figure 3), une horloge interne lui permettant de prévoir les instants de passage des astres dans le champ utile d'une barrette. L'éventuelle dérive de cette horloge 27 est périodiquement corrigée, par la détection de l'astre parasite dans le champ d'un pixel éloigné du bord de Terre. Cet événement est facilement mis en évidence puisqu'il correspond à une forte

discontinuité du signal de l'un des pixels situés dans l'espace.

Un autre mode de réalisation préféré du capteur de Terre, compatible avec ceux décrits ci-dessus consiste à le doter d'un algorithme de réduction 28, figure 3. L'application visée ici concerne aussi bien des satellites du type GE0 que des satellites du type LEO, pour la mesure de forts dépointages en roulis et en tangage pouvant atteindre 10 degrés. Cet algorithme de réduction consiste en la sélection des pixels utiles au sein d'une barrette en plus du pixel de référence: le choix d'une fenêtre de mesure réduite par rapport à l'ensemble de la barrette permet, à durée de lecture d'une barrette constante, d'augmenter la période de lecture de chaque pixel et donc de réduire le bruit de mesure. L'algorithme de réduction élabore une fenêtre de mesure glissante en fonction des informations mesurées au cours des cycles de mesure précédents. La largeur minimale de cette fenêtre est de 5 pixels qui ont les propriétés suivantes: - le pixel au centre est situé en bord de Terre, - les 2 pixels adjacents (sur l'autre rangée) peuvent être en partie immergés par la Terre, - les 2 pixels en bord de fenêtre (sur la même rangée que le pixel au centre) servent de référence pour estimer les signaux

Espace et Terre.

Avec l'algorithme d'extrapolation, cette fenêtre doit être élargie par adjonction de pixel(s) dans la Terre à partir desquels l'algorithme d'extrapolation peut être mis en oeuvre et de façon telle que: - cette fenêtre est localisée de part et d'autre du pixel en bord de Terre et - sa largeur est ajustée de manière à coïncider avec un nombre suffisant de pixels dans la Terre et l'Espace pour estimer les niveaux de référence (de préférence au moyen de l'algorithme d'extrapolation 25) et synchroniser l'horloge d'inhibition

soleil/lune au moyen de l'algorithme d'inhibition 26.

Typiquement, chaque barrette comporte deux rangées parallèles de thermopiles disposées en quinconce, et la fenêtre glissante, FMG, s'étend sur une longueur de 7 pixels, de façon à contenir au moins 3 pixels totalement dans la Terre et 1 pixel totalement dans l'Espace, comme représenté à la figure 7 sur laquelle le pixel de référence a été représenté en

position latérale par rapport à la barrette.

Claims (7)

Revendications:

1. Capteur de Terre statique en rayonnement infrarouge pour satellite artificiel stabilisé trois axes, du type qui estime les angles de dépointage en roulis et en tangage à partir de la mesure du déplacement de l'image du bord de Terre formée le long de groupements de détecteurs constitués par des thermopiles, qui s'étendent dans un minimum de deux directions, caractérisé en ce qu'à chaque groupement de thermopiles est associée une thermopile de référence qui est insensible au rayonnement infrarouge en provenance de la Terre par le fait que sa face tournée vers la Terre est démunie de matériau absorbant le rayonnement infrarouge et que son autre face, opposée à la Terre, est supportée par un substrat en silicium épais, et qu'il comporte une chaîne de traitement de signal pour, pour chaque groupement: - prendre en compte le signal de tension de ladite thermopile de référence, dit premier signal, - prendre en compte les signaux de tension des autres thermopiles dudit groupement retenus pour la mesure de dépointage, dits seconds signaux, - et soustraire de chacun desdits seconds signaux ledit premier signal représentatif du décalage qui apparaît après amplification dans ladite chaîne de traitement pour chaque thermopile.

2. Capteur de Terre statique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits groupements est constitué par une barrette formée de deux rangées accolées de thermopiles, dites rangée paire et rangée impaire, décalées entre elles de la moitié du pas d'espacement p des thermopiles le long de chaque rangée, la distance d entre deux thermopiles étant inférieure à la dimension h de chaque thermopile dans la direction de la barrette, de façon telle que pour n'importe quelle disposition de l'image du bord de Terre par rapport à la barrette, le bord de Terre apparaisse sur une zone de mesure linéaire d'au moins une thermopile de la rangée paire ou de la rangée impaire de ladite barrette.

3. Capteur de Terre statique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite chaine de traitement de signal est suivie de moyens de calcul pour, relativement à chaque barrette de thermopiles et pour chaque séquence de mesure de transition le long de ladite barrette, mesurer la transition au sein de 3 pixels centrés autour de la transition mesurée au cycle précédent, - sélectionner comme valeur de transition celle des mesures pour laquelle l'image du bord de Terre est la plus proche du centre

d'une thermopile.

4. Capteur de Terre statique selon la revendication 3, pour la mesure de forts dépointages en roulis et en tangage pouvant atteindre 10 degrés, comportant pour chaque rangée d'une barrette un nombre N de thermopiles typiquement compris entre 10 et 20, caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul mettent en oeuvre un premier algorithme de réduction, à un nombre limité prédéterminé n, tel que n < N, de thermopiles, réparties de part et d'autre de l'image du bord de Terre dont le signal de tension est pris en compte pour chaque séquence de mesure de

transition le long de ladite barrette.

5. Capteur de Terre statique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le nombre n des thermopiles qui constituent une fenêtre glissante de pixels le long de ladite barrette de thermopiles, de part et d'autre du pixel d'ordre i qui reçoit l'image du bord de Terre, est au moins égal à 5, les 5 pixels correspondants étant, outre le pixel d'ordre i, le pixel d'ordre i + 2 et i + 1 situés dans l'Espace et les pixels d'ordre i - 1

et i - 2 immergés dans la Terre.

6. Capteur de Terre statique selon la revendication 5, pour satellite circumterrestre du type GE0, caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul mettent en oeuvre un deuxième algorithme, d'extrapolation, pour l'estimation de la luminance reçue depuis la Terre par la thermopile de transition située en bord de Terre à partir des signaux fournis pour les pixels des thermopiles totalement immergés dans la Terre les plus proches du pixel de ladite thermopile de transition, le nombre n de thermopiles étant au moins égal à 6, et la fenêtre de n pixels

élargie par adjonction de pixels dans la Terre.

7. Capteur de Terre statique selon l'une des

revendications 3 à 6, pour satellite du type GEO, comportant au

moins trois barrettes de détecteurs, caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul mettent en oeuvre un troisième algorithme d'inhibition, qui gère une horloge d'inhibition soleil/lune pour: - repérer des instants de passage initiaux du soleil ou de la lune sur des pixels situés dans l'Espace d'au moins une barrette de thermopiles, - déduire desdits instants de passage initiaux les intervalles de temps ultérieurs de passage du soleil ou de la lune sur telle ou telle barrette de thermopiles, - inhiber pendant chacun desdits intervalles de temps ultérieurs les séquences de mesure de transition à effectuer 'sur la

barrette concernée par le passage de la lune ou du soleil.