JP2000234925A - 姿勢検出装置 - Google Patents
姿勢検出装置Info
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 8
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- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 軽量・小型化を図ると共に、画素の一部が劣
化してもこれに対応できる姿勢検出装置を提供すること
にある。 【解決手段】 人工衛星等の宇宙航行体に搭載され、天
体からの光を収斂させる光学系と、該光学系によって画
像が結像される基体と、該基体上に配置され前記画像を
検出する天体光検出器と、該天体光検出器の出力信号を
処理する信号処理部とを備えると共に、前記天体光検出
器は前記基体の走査方向と一致する方向及び前記走査方
向と直交する方向にそれぞれに所定の間隔を有して配列
された複数個の画素を有するので、小型、軽量化を図る
と共に高い信頼性を得ることができる。
化してもこれに対応できる姿勢検出装置を提供すること
にある。 【解決手段】 人工衛星等の宇宙航行体に搭載され、天
体からの光を収斂させる光学系と、該光学系によって画
像が結像される基体と、該基体上に配置され前記画像を
検出する天体光検出器と、該天体光検出器の出力信号を
処理する信号処理部とを備えると共に、前記天体光検出
器は前記基体の走査方向と一致する方向及び前記走査方
向と直交する方向にそれぞれに所定の間隔を有して配列
された複数個の画素を有するので、小型、軽量化を図る
と共に高い信頼性を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星等の宇宙
航行体に搭載され、安定かつ高精度に姿勢検出を行なう
ことができる姿勢検出装置に関し、特に太陽像を利用し
て姿勢検出する姿勢検出装置に関しする。
航行体に搭載され、安定かつ高精度に姿勢検出を行なう
ことができる姿勢検出装置に関し、特に太陽像を利用し
て姿勢検出する姿勢検出装置に関しする。
【０００２】
【従来の技術】従来、人工衛星等宇宙航行体の所定軸の
太陽光との成す角度を検出する方式としては、シリコン
フォトダイオード方式、及び一次元ＣＣＤ方式があり、
主としてフォトダイオード方式が用いられてきた。図５
と図６，図７に従来のサンセンサの原理図を示す。図５
は、従来のサンセンサの一例を示すものでグレイコード
で型取ったシリコンフォトダイオードから構成された受
光素子２が基板３上に配列されている。
太陽光との成す角度を検出する方式としては、シリコン
フォトダイオード方式、及び一次元ＣＣＤ方式があり、
主としてフォトダイオード方式が用いられてきた。図５
と図６，図７に従来のサンセンサの原理図を示す。図５
は、従来のサンセンサの一例を示すものでグレイコード
で型取ったシリコンフォトダイオードから構成された受
光素子２が基板３上に配列されている。
【０００３】基板３の上には、ボックス１が配設されて
おり、外部から余分な光が入るのを防止している。ボッ
クス１の上面には、スリットＳを有したスリット板４が
配置されており、スリットＳからのみ太陽光が入射す
る。
おり、外部から余分な光が入るのを防止している。ボッ
クス１の上面には、スリットＳを有したスリット板４が
配置されており、スリットＳからのみ太陽光が入射す
る。
【０００４】以上のような構成のサンセンサにおいて、
スリットＳを通過した帯状の太陽光は、各受光素子２に
照射され、各々のビットのＯＮ／ＯＦＦを決定する。受
光素子２から出てきた信号は、プリアンプ５で増幅され
コンパレータ６により、あるスレシホールドでデジタル
信号に変換される。その後、シフトレジスタ７により、
シリアルデータに変換され、Ｉ／Ｆ８を経て人工衛星の
姿勢制御装置へ出力される。
スリットＳを通過した帯状の太陽光は、各受光素子２に
照射され、各々のビットのＯＮ／ＯＦＦを決定する。受
光素子２から出てきた信号は、プリアンプ５で増幅され
コンパレータ６により、あるスレシホールドでデジタル
信号に変換される。その後、シフトレジスタ７により、
シリアルデータに変換され、Ｉ／Ｆ８を経て人工衛星の
姿勢制御装置へ出力される。
【０００５】図６はＣＣＤ（Charge Coupled Device ）
によってサンセンサを構成した従来例である。ここで、
図５の場合と同様にＣＣＤ受光素子９はボックス１で周
囲を囲まれており、ＣＣＤ受光素子９の配列方向と直交
する方向にスリットＳが設置してある。スリットＳは、
一次元ＣＣＤの略中央に位置している。
によってサンセンサを構成した従来例である。ここで、
図５の場合と同様にＣＣＤ受光素子９はボックス１で周
囲を囲まれており、ＣＣＤ受光素子９の配列方向と直交
する方向にスリットＳが設置してある。スリットＳは、
一次元ＣＣＤの略中央に位置している。
【０００６】このような構成のサンセンサにおいて、ス
リットＳからの光による太陽入射光の中心が一次元ＣＣ
Ｄのどこの受光素子上に来るかを判断して、位置決めを
行なう。先ず、受光素子９からの信号をプリアンプ５で
増幅した後、Ａ／Ｄ１０でデジタル信号に変換する。各
々のピクセルのデジタル信号をバッファメモリ１１で受
け光を受けた中心のピクセルの角度データを角度演算部
１２で計算する。その出力角度をＩ／Ｆ１３を介して人
工衛星の勢制御装置へ出力する。
リットＳからの光による太陽入射光の中心が一次元ＣＣ
Ｄのどこの受光素子上に来るかを判断して、位置決めを
行なう。先ず、受光素子９からの信号をプリアンプ５で
増幅した後、Ａ／Ｄ１０でデジタル信号に変換する。各
々のピクセルのデジタル信号をバッファメモリ１１で受
け光を受けた中心のピクセルの角度データを角度演算部
１２で計算する。その出力角度をＩ／Ｆ１３を介して人
工衛星の勢制御装置へ出力する。
【０００７】尚、サンセンサとしては、アジマス（Ａ
ｚ）、エレベーション（Ｅｌ）の２軸が必要となり、最
終的には図７に示すように夫々直交方向に配置された２
セットのセンサ装置が必要となる。図７では、スリット
Ｓ１とスリットＳ２とは直交方向に配置されている。そ
して、スリットＳ１では、エレベーション角光軸ＢＥを
中心にして、エレベーション角±θＥを測定する。ま
た、スリットＳ２では、アジマス角光軸ＢＡを中心にし
て、アジマス角±θＡを測定する。
ｚ）、エレベーション（Ｅｌ）の２軸が必要となり、最
終的には図７に示すように夫々直交方向に配置された２
セットのセンサ装置が必要となる。図７では、スリット
Ｓ１とスリットＳ２とは直交方向に配置されている。そ
して、スリットＳ１では、エレベーション角光軸ＢＥを
中心にして、エレベーション角±θＥを測定する。ま
た、スリットＳ２では、アジマス角光軸ＢＡを中心にし
て、アジマス角±θＡを測定する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のサンセンサにお
ける第１の問題点は、この夫々直交する２セットのセン
サ装置が必要となることから、重量、容積、消費電力
等、全てが２倍と大きくなってしまう欠点が存在した。
その理由は、受光素子が一次元方向にしか感度をもって
いない為、２軸分のスペースが必要となる為である。
ける第１の問題点は、この夫々直交する２セットのセン
サ装置が必要となることから、重量、容積、消費電力
等、全てが２倍と大きくなってしまう欠点が存在した。
その理由は、受光素子が一次元方向にしか感度をもって
いない為、２軸分のスペースが必要となる為である。
【０００９】第２の問題点は、アジマス（Ａｚ）とエレ
ベーション（Ｅｌ）の光軸を合わせる煩わしさがあり、
更に、ピクセルの一部が万一劣化して測定不能になった
時、特定の角度で読み取りが不可能になると云う欠点が
あった。その理由は、予め一次元の受光素子列として、
素子が設計されており、他の受光素子を利用して判断す
るという融通性が無い為である。
ベーション（Ｅｌ）の光軸を合わせる煩わしさがあり、
更に、ピクセルの一部が万一劣化して測定不能になった
時、特定の角度で読み取りが不可能になると云う欠点が
あった。その理由は、予め一次元の受光素子列として、
素子が設計されており、他の受光素子を利用して判断す
るという融通性が無い為である。
【００１０】また、特開昭６３−２９２１０号公報に開
示された太陽光追跡センサー装置は、受光素子のうち最
大の受光量を検知する受光素子を検出する事によって太
陽位置を決定するものである。したがって、ここに開示
された発明では、受光素子の一部が劣化した場合に的確
な太陽位置を検出できない虞が存在する。
示された太陽光追跡センサー装置は、受光素子のうち最
大の受光量を検知する受光素子を検出する事によって太
陽位置を決定するものである。したがって、ここに開示
された発明では、受光素子の一部が劣化した場合に的確
な太陽位置を検出できない虞が存在する。
【００１１】また、特開平４−３４３０１０号公報に開
示された人工衛星等の姿勢を決める装置では、二次元画
素アレイ上に天体の画像を集束させ、処理装置で像の中
心を求め、ロール又はピッチ姿勢の誤差を指示するもの
である。したがって、本発明のように受光素子の一部が
劣化した場合にもエレベーション角、アジマス角を検出
できると云う技術思想はない。
示された人工衛星等の姿勢を決める装置では、二次元画
素アレイ上に天体の画像を集束させ、処理装置で像の中
心を求め、ロール又はピッチ姿勢の誤差を指示するもの
である。したがって、本発明のように受光素子の一部が
劣化した場合にもエレベーション角、アジマス角を検出
できると云う技術思想はない。
【００１２】本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
を改良し、小型・軽量化によって消費電力の低減を図る
と共に、運用上の柔軟性によって、高い信頼性を確保す
る事にある。
を改良し、小型・軽量化によって消費電力の低減を図る
と共に、運用上の柔軟性によって、高い信頼性を確保す
る事にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成する為、以下に示す様な基本的な技術構成を採用す
るものである。即ち、本発明に係る第１の態様として
は、人工衛星等の宇宙航行体に搭載され、天体からの光
を収斂させる光学系と、該光学系によって画像が結像さ
れる基体と、該基体上に配置され前記画像を検出する天
体光検出器と、該天体光検出器の出力信号を処理する信
号処理部とを備えると共に、前記天体光検出器は前記基
体の走査方向と一致する方向及び前記走査方向と直交す
る方向にそれぞれに所定の間隔を有して配列された複数
個の画素を有する姿勢検出装置である。
達成する為、以下に示す様な基本的な技術構成を採用す
るものである。即ち、本発明に係る第１の態様として
は、人工衛星等の宇宙航行体に搭載され、天体からの光
を収斂させる光学系と、該光学系によって画像が結像さ
れる基体と、該基体上に配置され前記画像を検出する天
体光検出器と、該天体光検出器の出力信号を処理する信
号処理部とを備えると共に、前記天体光検出器は前記基
体の走査方向と一致する方向及び前記走査方向と直交す
る方向にそれぞれに所定の間隔を有して配列された複数
個の画素を有する姿勢検出装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の姿勢検出装置は、上記し
た従来技術に於ける問題点を解決する為、人工衛星等の
宇宙航行体に搭載され、天体からの光を収斂させる光学
系と、該光学系によって画像が結像される基体と、該基
体上に配置され前記画像を検出する天体光検出器と、該
天体光検出器の出力信号を処理する信号処理部とを備え
ると共に、前記天体光検出器は前記基体の走査方向と一
致する方向及び前記走査方向と直交する方向にそれぞれ
に所定の間隔を有して配列された複数個の画素を有する
ことを特徴とするものである。
た従来技術に於ける問題点を解決する為、人工衛星等の
宇宙航行体に搭載され、天体からの光を収斂させる光学
系と、該光学系によって画像が結像される基体と、該基
体上に配置され前記画像を検出する天体光検出器と、該
天体光検出器の出力信号を処理する信号処理部とを備え
ると共に、前記天体光検出器は前記基体の走査方向と一
致する方向及び前記走査方向と直交する方向にそれぞれ
に所定の間隔を有して配列された複数個の画素を有する
ことを特徴とするものである。
【００１５】
【実施例】以下に、本発明に係る姿勢検出装置の具体的
構成を図面を用いながら説明する。図１は、本発明の一
実施例である姿勢検出装置の構成を示すブロック図、図
２は、本発明の姿勢検出装置の受光素子面を拡大して示
す説明図、図３は、本発明の姿勢検出装置の受光素子面
と太陽の結像位置との関係を示す説明図である。
構成を図面を用いながら説明する。図１は、本発明の一
実施例である姿勢検出装置の構成を示すブロック図、図
２は、本発明の姿勢検出装置の受光素子面を拡大して示
す説明図、図３は、本発明の姿勢検出装置の受光素子面
と太陽の結像位置との関係を示す説明図である。
【００１６】ここで、姿勢検出装置は、人工衛星等の宇
宙航行体に搭載され、天体からの光を収斂させる光学系
と、該光学系によって画像が結像される基体と、該基体
上に配置され前記画像を検出する天体光検出器と、該天
体光検出器の出力信号を処理する信号処理部等を備えて
いる。
宙航行体に搭載され、天体からの光を収斂させる光学系
と、該光学系によって画像が結像される基体と、該基体
上に配置され前記画像を検出する天体光検出器と、該天
体光検出器の出力信号を処理する信号処理部等を備えて
いる。
【００１７】次に、本発明の姿勢検出装置を太陽を使用
した実施例に沿って具体的に説明する。図１にその構成
を示す様に、二次元に複数の検出素子が配置されたＣＣ
Ｄ検出素子１６とレンズ１４を組み合わせた光学系パッ
ケージ１５より太陽光１７からの信号を取り込む。基準
クロック１８及びアドレス生成器１９により読出し回路
２０を作動させアジマス角（Ａｚ）、エレベーション角
（Ｅｌ）各々の太陽像の最大幅を持つＣＣＤピクセルを
サーチする。本実施例においては、ＣＣＤ検出素子から
の信号は、アクセスが任意に行えるようなメモリに 一
旦格納しておくのが好ましい。このようなメモリは例え
ば読出し回路２０に用意される。本発明のような姿勢検
出装置においては、光学系パッケージ１５で予め決まる
視野角を持ち、そのためＣＣＤ検出素子１６の中で太陽
像を捉えた検出素子数を姿勢角と対応させることができ
る。例えば、視野角を６０度、アジマス、エレベーショ
ン方向の検出素子数を６０００個とすれば、1素子あた
り０.０１度の精度で姿勢角が検出できる。本発明で
は、以下説明するように検出素子の出力信号量を利用し
て更に精度の高い角度の検出を行っている。
した実施例に沿って具体的に説明する。図１にその構成
を示す様に、二次元に複数の検出素子が配置されたＣＣ
Ｄ検出素子１６とレンズ１４を組み合わせた光学系パッ
ケージ１５より太陽光１７からの信号を取り込む。基準
クロック１８及びアドレス生成器１９により読出し回路
２０を作動させアジマス角（Ａｚ）、エレベーション角
（Ｅｌ）各々の太陽像の最大幅を持つＣＣＤピクセルを
サーチする。本実施例においては、ＣＣＤ検出素子から
の信号は、アクセスが任意に行えるようなメモリに 一
旦格納しておくのが好ましい。このようなメモリは例え
ば読出し回路２０に用意される。本発明のような姿勢検
出装置においては、光学系パッケージ１５で予め決まる
視野角を持ち、そのためＣＣＤ検出素子１６の中で太陽
像を捉えた検出素子数を姿勢角と対応させることができ
る。例えば、視野角を６０度、アジマス、エレベーショ
ン方向の検出素子数を６０００個とすれば、1素子あた
り０.０１度の精度で姿勢角が検出できる。本発明で
は、以下説明するように検出素子の出力信号量を利用し
て更に精度の高い角度の検出を行っている。
【００１８】先ず、アジマス（Ａｚ）方向の検出につい
て説明すると、検出視野に太陽像全体が入るようにし、
太陽像の最大幅を求めるべく素子列をサーチし、最大幅
を与える素子列を検出したとき、両端の素子の位置をピ
クセルナンバーＡ１、Ａ２として出力する。この様子を
図２に示す。次に、エレベーション（Ｅｌ）方向につい
ても、同様に、太陽像の最大幅を求めるべくＥｌ方向の
素子列をサーチし、最大幅を与える素子列を検出したと
き、両端の素子の位置をピクセルナンバーＥ１、Ｅ２と
して出力する。バッファ２１ではこのＡ１、Ａ２、Ｅ
１、Ｅ２のピクセルナンバーを格納する。一方、アジマ
ス方向のピクセルナンバーＡ１、Ａ２を与える両端の検
出素子から出力された出力信号量をａ１、ａ２とする
と、この量は図４の＋Δ、−Δに相当し、各々のピクセ
ル中心からのずれ角を意味する。この検出素子の出力信
号は、計算回路２８で、太陽像の中心に位置する検出素
子から得られた出力信号でノーマライズされ、＋０．５
〜−０．５の補助信号として規格化され、計算回路２８
のバッファーに格納される。このとき振幅ノーマライザ
２２は太陽像の中心に位置する検出素子から得られた出
力信号を計算回路へ供給する。さらに、振幅ノーマライ
ザ２２は前述のピクセルナンバーＡ１、Ａ２、Ｅ１、Ｅ
２を求める場合のサーチにおいて、各検出素子の信号出
力量を判定する場合に基準信号として読出し回路２０に
も供給されている。振幅ノーマライザ２２は、センサの
経年変化や、太陽光量の変化、姿勢角度、ゴミの付着等
による信号の変化を補正するためである。本発明におい
て、この補助信号を利用して、１素子あたりさらに１０
の分解能を持たせ、結局０.００１度の分解能を達成す
る。同様に、エレベーション方向のピクセルナンバーＥ
１、Ｅ２を与える両端の検出素子から出力された出力信
号量をｅ１、ｅ２とすると、これも正規化され補助信号
として、バッファーに格納される。以後の説明において
は、信号ａ１、ａ２、ｅ１、ｅ２はこの規格化された補
助信号とする。
て説明すると、検出視野に太陽像全体が入るようにし、
太陽像の最大幅を求めるべく素子列をサーチし、最大幅
を与える素子列を検出したとき、両端の素子の位置をピ
クセルナンバーＡ１、Ａ２として出力する。この様子を
図２に示す。次に、エレベーション（Ｅｌ）方向につい
ても、同様に、太陽像の最大幅を求めるべくＥｌ方向の
素子列をサーチし、最大幅を与える素子列を検出したと
き、両端の素子の位置をピクセルナンバーＥ１、Ｅ２と
して出力する。バッファ２１ではこのＡ１、Ａ２、Ｅ
１、Ｅ２のピクセルナンバーを格納する。一方、アジマ
ス方向のピクセルナンバーＡ１、Ａ２を与える両端の検
出素子から出力された出力信号量をａ１、ａ２とする
と、この量は図４の＋Δ、−Δに相当し、各々のピクセ
ル中心からのずれ角を意味する。この検出素子の出力信
号は、計算回路２８で、太陽像の中心に位置する検出素
子から得られた出力信号でノーマライズされ、＋０．５
〜−０．５の補助信号として規格化され、計算回路２８
のバッファーに格納される。このとき振幅ノーマライザ
２２は太陽像の中心に位置する検出素子から得られた出
力信号を計算回路へ供給する。さらに、振幅ノーマライ
ザ２２は前述のピクセルナンバーＡ１、Ａ２、Ｅ１、Ｅ
２を求める場合のサーチにおいて、各検出素子の信号出
力量を判定する場合に基準信号として読出し回路２０に
も供給されている。振幅ノーマライザ２２は、センサの
経年変化や、太陽光量の変化、姿勢角度、ゴミの付着等
による信号の変化を補正するためである。本発明におい
て、この補助信号を利用して、１素子あたりさらに１０
の分解能を持たせ、結局０.００１度の分解能を達成す
る。同様に、エレベーション方向のピクセルナンバーＥ
１、Ｅ２を与える両端の検出素子から出力された出力信
号量をｅ１、ｅ２とすると、これも正規化され補助信号
として、バッファーに格納される。以後の説明において
は、信号ａ１、ａ２、ｅ１、ｅ２はこの規格化された補
助信号とする。
【００１９】次に、具体的な素子出力の判定について説
明する。図２において、太陽像の両端の素子のノーマラ
イズされた出力電圧が図４に示す様に±０．５で示され
るとすると、０を含む絶対値の小さい素子（即ち、より
画素の中心近くに光軸（太陽像）が位置する素子）を選
び出し、そのピクセルナンバーをそれぞれＡ１、Ａ２と
する。今、θＡ２の素子に太陽像のエッジが来たとする
と、θＡ１、θＡ２、θＡ３の出力信号を比較し、一番
小さな正規化信号を持つ素子が太陽像を捉えた端の素子
とされ、この素子のピクセルナンバーをＡ２とする。さ
らにこの素子の正規化信号、即ち補助信号をａ２として
バッファーに格納する。このような方法で、結局、ａ
１、ａ２、ｅ１、ｅ２の信号が読み取られ、計算回路２
８のバッファに保存される。
明する。図２において、太陽像の両端の素子のノーマラ
イズされた出力電圧が図４に示す様に±０．５で示され
るとすると、０を含む絶対値の小さい素子（即ち、より
画素の中心近くに光軸（太陽像）が位置する素子）を選
び出し、そのピクセルナンバーをそれぞれＡ１、Ａ２と
する。今、θＡ２の素子に太陽像のエッジが来たとする
と、θＡ１、θＡ２、θＡ３の出力信号を比較し、一番
小さな正規化信号を持つ素子が太陽像を捉えた端の素子
とされ、この素子のピクセルナンバーをＡ２とする。さ
らにこの素子の正規化信号、即ち補助信号をａ２として
バッファーに格納する。このような方法で、結局、ａ
１、ａ２、ｅ１、ｅ２の信号が読み取られ、計算回路２
８のバッファに保存される。
【００２０】その後、Ａ１、Ａ２は加算器２３ａで加算
され、ａ１、ａ２は減算器２４ａで減算される。この結
果であるＡ１２とａ１２は加算器２５ａで更に加算され
角度生成器２６ａにてθＯ／２を掛けることにより、θ
Ａなるファイン角が生成される。エレベーション方向の
Ｅ１、Ｅ２、ｅ１、ｅ２についても同様の処理が、加算
器２３ｅ、減算器２４ｅ、加算器２５ｅ、角度生成器２
６ｅによってなされ、ファイン角θＥが生成される。こ
うして得られたθＡ、θＥはインタフェース回路２７を
経て、例えば衛星の姿勢制御装置へ出力されることにな
る。
され、ａ１、ａ２は減算器２４ａで減算される。この結
果であるＡ１２とａ１２は加算器２５ａで更に加算され
角度生成器２６ａにてθＯ／２を掛けることにより、θ
Ａなるファイン角が生成される。エレベーション方向の
Ｅ１、Ｅ２、ｅ１、ｅ２についても同様の処理が、加算
器２３ｅ、減算器２４ｅ、加算器２５ｅ、角度生成器２
６ｅによってなされ、ファイン角θＥが生成される。こ
うして得られたθＡ、θＥはインタフェース回路２７を
経て、例えば衛星の姿勢制御装置へ出力されることにな
る。
【００２１】以上をまとめると、アジマス方向で、太陽
像の両端の素子のピクセルナンバーをそれぞれＡ１、Ａ
２、そしてこれら素子からの正規化された補助信号をａ
１、ａ２とすると、アジマス角（Ａｚ）のコース角θＡ
Ｃは式１で示される。ここでθｏは１ピッチの単位角度
である。また、その時のファイン角θＡは式２で示され
る。
像の両端の素子のピクセルナンバーをそれぞれＡ１、Ａ
２、そしてこれら素子からの正規化された補助信号をａ
１、ａ２とすると、アジマス角（Ａｚ）のコース角θＡ
Ｃは式１で示される。ここでθｏは１ピッチの単位角度
である。また、その時のファイン角θＡは式２で示され
る。
【００２２】θＡＣ＝θｏ[（Ａ１＋Ａ２）/２] …式
１
１
【００２３】 θＡ＝θｏ[（Ａ１−ａ１＋Ａ２＋ａ２）] /２ ＝θｏ[（Ａ１＋Ａ２＋ａ２−ａ１）] /２ …式２
【００２４】同様にエレベーション方向のファイン角θ
Ｅは式３で示される。 θＥ＝θｏ[（Ｅ１＋Ｅ２＋ｅ２−ｅ１）] /２ …式３
Ｅは式３で示される。 θＥ＝θｏ[（Ｅ１＋Ｅ２＋ｅ２−ｅ１）] /２ …式３
【００２５】この様にして、太陽光を使用して、人工衛
星等のアジマス及びエレベーション角度を検出する事が
出来る。本願発明では、２次元ＣＣＤを使用したので、
一個の姿勢検出装置で、アジマス（Ａｚ）とエレベーシ
ョン（Ｅｌ）の双方を検出する事が出来る。
星等のアジマス及びエレベーション角度を検出する事が
出来る。本願発明では、２次元ＣＣＤを使用したので、
一個の姿勢検出装置で、アジマス（Ａｚ）とエレベーシ
ョン（Ｅｌ）の双方を検出する事が出来る。
【００２６】さらに、図３に示すようにピクセル２９が
劣化して正常な検出ができない場合には、すぐ隣のピク
セル３０を含む素子行を使用する事により、高精度の姿
勢検出ができる。
劣化して正常な検出ができない場合には、すぐ隣のピク
セル３０を含む素子行を使用する事により、高精度の姿
勢検出ができる。
【００２７】また、以上の説明は、人工衛星等の宇宙空
間での例について説明したが、地上での土木工事、測量
等の角度検出についても使用する事が出来る。尚、本発
明は以上の実施例に限ることなく本発明の技術思想に基
づいて種々の設計変更が可能である。
間での例について説明したが、地上での土木工事、測量
等の角度検出についても使用する事が出来る。尚、本発
明は以上の実施例に限ることなく本発明の技術思想に基
づいて種々の設計変更が可能である。
【００２８】
【発明の効果】本発明の第１の効果は、１つの光学系パ
ッケージによりアジマス（Ａｚ），エレベーション（Ｅ
ｌ）の２軸の角度を検出することが可能となり、小型・
軽量化が可能となった。その理由は、従来の様に、１次
元光学検出素子とスリットという組み合せを使用せず、
２次元検出素子とレンズ光学系を用いたことにある。
ッケージによりアジマス（Ａｚ），エレベーション（Ｅ
ｌ）の２軸の角度を検出することが可能となり、小型・
軽量化が可能となった。その理由は、従来の様に、１次
元光学検出素子とスリットという組み合せを使用せず、
２次元検出素子とレンズ光学系を用いたことにある。
【００２９】第２の効果は、万一検出素子の１ピクセル
が劣化し動作不能になったとしても、角度検出不能とな
らず、信頼度を上げることができる。つまり、冗長構成
を組んだものと同等の効果がある。その理由は、太陽像
の一番広い（直径を示す弦）ピクセル列から１ピクセル
直交方向に逃げたピクセル列を用いることにより、ほぼ
精度劣化することなく角度検出を行なうことができる為
である。
が劣化し動作不能になったとしても、角度検出不能とな
らず、信頼度を上げることができる。つまり、冗長構成
を組んだものと同等の効果がある。その理由は、太陽像
の一番広い（直径を示す弦）ピクセル列から１ピクセル
直交方向に逃げたピクセル列を用いることにより、ほぼ
精度劣化することなく角度検出を行なうことができる為
である。
【図１】図１は、本発明の一実施例である姿勢検出装置
の構成を示すブロック図ある。
の構成を示すブロック図ある。
【図２】図２は、本発明の姿勢検出装置の受光素子面を
拡大して示す説明図である。
拡大して示す説明図である。
【図３】図３は、本発明の姿勢検出装置の受光素子面と
太陽の結像位置との関係を示す説明図である。
太陽の結像位置との関係を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明の姿勢検出装置における受光素
子画像と出力信号との関係を示す説明図である。
子画像と出力信号との関係を示す説明図である。
【図５】図５は、従来のフォトダイオード検出素子面を
使用した姿勢検出装置の一例を示す説明図である。
使用した姿勢検出装置の一例を示す説明図である。
【図６】図６は、従来の一次元ＣＣＤ検出素子を用いた
姿勢検出装置の一例を示す説明図である。
姿勢検出装置の一例を示す説明図である。
【図７】図７は、従来の姿勢検出装置光学系パッケージ
の構成を示す斜視図である。
の構成を示す斜視図である。
Ｓ スリット θ 太陽光入射角 ＯＵＴ 出力信号 ＢＡ アジマス角光軸 ＢＥ エレベーション角光軸 θＡ アジマス角 θＥ エレベーション角 Ａ１、Ａ２ アジマスピクセルナンバー ａ１、ａ２ アジマス補助信号 Ｅ１、Ｅ２ エレベーションピクセルナンバー ｅ１、ｅ２ エレベーション補助信号 ＡＤＤ 加算器 ＳＵＢ 減算器 θＡ１、θＡ２、θＡ３、θＡ４ アジマス方向画素 ±Δ ファイン角 １ ボックス ２ 受光素子 ３ 基板 ４ スリット板 ５ プリアンプ ６ コンパレータ ７ シフトレジスタ ８ Ｉ／Ｆ ９ ＣＣＤ受光素子 １０ Ａ／Ｄ １１ バッファメモリ １２ 角度演算部 １３ Ｉ／Ｆ １４ レンズ １５ 光学系パッケージ １６ ＣＣＤ検出素子 １７ 太陽光 １８ 基準クロック １９ アドレス生成器 ２０ 読出し回路 ２１ バッファ ２２ 振幅ノーマライザ ２３ 加算器 ２４ 減算器 ２５ 加算器 ２６ 角度生成器 ２７ インタフェース回路 ２８ 計算回路 ２９、３０ ピクセル
Claims (7)
- 【請求項１】 人工衛星等の宇宙航行体に搭載され、天
体からの光を収斂させる光学系と、該光学系によって画
像が結像される基体と、該基体上に配置され前記画像を
検出する天体光検出器と、該天体光検出器の出力信号を
処理する信号処理部とを備え、前記天体光検出器は前記
基体の走査方向と一致する方向及び前記走査方向と直交
する方向にそれぞれに複数個の検出素子が配置を有する
ことを特徴とする姿勢検出装置。 - 【請求項２】 前記天体光検出器で前記天体が捕えられ
た時、天体を捕えた検出素子数と、天体を捕えた検出素
子群の両端の検出素子から得られた信号量とから姿勢角
を得て、画素単位以上の高精度化を行なうことを特徴と
する請求項１記載の姿勢検出装置。 - 【請求項３】 天体を捕えた検出素子群の両端の検出素
子から得られた信号量とから姿勢角を得るとき、両端の
検出素子から得られた信号量の差を用いることを特徴と
する請求項２記載の姿勢検出装置。 - 【請求項４】 前記天体光検出器による角度検出におい
て、天体光影像の直交する直径幅を利用した角度検出
と、及び直交幅よりも短い弦を利用した角度検出を行な
うことを特徴とする請求項１記載の姿勢検出装置。 - 【請求項５】 前記天体光検出器は、太陽からの光画像
を検出するものであることを特徴とする請求項１記載の
姿勢検出装置。 - 【請求項６】 前記信号処理部は、振幅ノーマライザを
備え、天体光検出器からの信号を、天体を捕えた検出素
子群の中心部分の検出素子の出力で正規化処理すること
を特徴とする請求項１記載の姿勢検出装置。 - 【請求項７】 前記天体光検出器は、２次元ＣＣＤを使
用したことを特徴とする請求項１記載の姿勢検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11353839A JP2000234925A (ja) | 1998-12-14 | 1999-12-14 | 姿勢検出装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-354948 | 1998-12-14 | ||
| JP35494898 | 1998-12-14 | ||
| JP11353839A JP2000234925A (ja) | 1998-12-14 | 1999-12-14 | 姿勢検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000234925A true JP2000234925A (ja) | 2000-08-29 |
Family
ID=26579934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11353839A Pending JP2000234925A (ja) | 1998-12-14 | 1999-12-14 | 姿勢検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000234925A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100460815C (zh) * | 2005-04-08 | 2009-02-11 | 清华大学 | 微型数字式太阳敏感器 |
| CN102175265A (zh) * | 2011-02-11 | 2011-09-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种码盘式太阳敏感器探头模拟器 |
| WO2014091628A1 (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-19 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 光源位置検出装置、光源追尾装置、制御方法およびプログラム |
| JP2015074382A (ja) * | 2013-10-10 | 2015-04-20 | 三菱重工業株式会社 | 姿勢検知装置、姿勢検知方法、及び姿勢検知プログラム |
| CN105333839A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-02-17 | 王燕 | 一种ccd角度检测装置 |
| CN105466431A (zh) * | 2014-08-28 | 2016-04-06 | 上海新跃仪表厂 | 航天器二维太阳敏感器量测的方法 |
-
1999
- 1999-12-14 JP JP11353839A patent/JP2000234925A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100460815C (zh) * | 2005-04-08 | 2009-02-11 | 清华大学 | 微型数字式太阳敏感器 |
| CN102175265A (zh) * | 2011-02-11 | 2011-09-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种码盘式太阳敏感器探头模拟器 |
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| US9411036B2 (en) | 2012-12-14 | 2016-08-09 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Light source position detection apparatus, light source tracking apparatus, control method and program |
| JP2015074382A (ja) * | 2013-10-10 | 2015-04-20 | 三菱重工業株式会社 | 姿勢検知装置、姿勢検知方法、及び姿勢検知プログラム |
| CN105466431A (zh) * | 2014-08-28 | 2016-04-06 | 上海新跃仪表厂 | 航天器二维太阳敏感器量测的方法 |
| CN105333839A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-02-17 | 王燕 | 一种ccd角度检测装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020625 |