JP2000234925A - Attitude detector - Google Patents

Attitude detector

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JP2000234925A
JP2000234925A JP11353839A JP35383999A JP2000234925A JP 2000234925 A JP2000234925 A JP 2000234925A JP 11353839 A JP11353839 A JP 11353839A JP 35383999 A JP35383999 A JP 35383999A JP 2000234925 A JP2000234925 A JP 2000234925A
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JP
Japan
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angle
attitude
detection
celestial body
image
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JP11353839A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Koyama
秀明 小山
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size and weight while ensuring operational reliability by providing an astronomical light detector having a plurality of pixels arranged at a specified interval in the scanning direction of a basic body for focusing an image and the direction orthogonal thereto. SOLUTION: The attitude detector mounted on a satellite, or the like, and utilizing the solar image comprises an optical package 15 combining a lens 14 and a CCD detecting element 16 arranged with a plurality of detecting elements two-dimensionally. Solar light 17 is taken in and a read circuit 20 is actuated by means of a reference clock 18 and an address generator 19 to search the azimuth angle, elevation angle and each CCD pixel. Subsequently, the number of detecting elements capturing the solar image is made to correspond with the attitude angle thus detecting the attitude angle. Resolution is enhanced by a specified processing employing the value of output signals from elements at the opposite ends of an element array providing a maximum width. Since another specified pixel array is employed upon deterioration of a pixel, the angle can be detected without substantially no deterioration of accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an attitude detecting apparatus mounted on a spacecraft such as an artificial satellite and capable of detecting an attitude stably and with high accuracy, and in particular, an attitude detecting method using a solar image. The present invention relates to a detection device.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are a silicon photodiode system and a one-dimensional CCD system as a system for detecting an angle formed by sunlight on a predetermined axis of a space vehicle such as an artificial satellite.
The photodiode method has been mainly used. FIG.
6 and 7 show the principle of a conventional sun sensor. FIG.
Shows an example of a conventional sun sensor, in which a light receiving element 2 composed of a silicon photodiode molded in a gray code is arranged on a substrate 3.

【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。
[0003] A box 1 is provided on the substrate 3 to prevent extra light from entering from outside. A slit plate 4 having a slit S is disposed on the upper surface of the box 1, and sunlight enters only from the slit S.

【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。
In the sun sensor configured as described above,
The band-shaped sunlight passing through the slit S is applied to each light receiving element 2 and determines ON / OFF of each bit. The signal output from the light receiving element 2 is amplified by a preamplifier 5 and converted into a digital signal by a comparator 6 at a certain threshold. After that, the shift register 7
The data is converted into serial data and output to the attitude control device of the artificial satellite via the I / F 8.

【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。
FIG. 6 shows a CCD (Charge Coupled Device).
This is a conventional example in which a sun sensor is configured by the following. here,
As in the case of FIG. 5, the CCD light receiving element 9 is surrounded by a box 1 and a slit S is provided in a direction orthogonal to the arrangement direction of the CCD light receiving elements 9. The slit S is
It is located approximately at the center of the one-dimensional CCD.

【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。
In the sun sensor having such a configuration, the center of the sun incident light due to the light from the slit S is one-dimensional CC.
Positioning is performed by determining on which light receiving element of D the light is to be received. First, after the signal from the light receiving element 9 is amplified by the preamplifier 5, it is converted to a digital signal by the A / D 10. The angle calculation unit 12 calculates the angle data of the center pixel which receives the digital signal of each pixel in the buffer memory 11 and receives the light. The output angle is output to the control device of the artificial satellite via the I / F 13.

【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。
As a sun sensor, azimuth (A
z) and elevation (El) are required, and finally, two axes arranged in orthogonal directions as shown in FIG.
A set of sensor devices is required. In FIG. 7, the slit S1 and the slit S2 are arranged in the orthogonal direction. In the slit S1, the elevation angle ± θE is measured around the elevation angle optical axis BE. In the slit S2, the azimuth angle ± θA is measured around the azimuth angle optical axis BA.

【0008】[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。
The first problem with the conventional sun sensor is that the two sets of sensor devices that are orthogonal to each other are required, so that the weight, volume, power consumption, etc., are all twice as large. There was a drawback that would be.
The reason is that since the light receiving element has sensitivity only in one-dimensional direction, a space for two axes is required.

【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。
The second problem is that there is a trouble in that the optical axes of azimuth (Az) and elevation (El) are aligned.
Further, when a part of the pixel is deteriorated and cannot be measured, there is a disadvantage that reading at a specific angle becomes impossible. The reason is that as a one-dimensional light receiving element array in advance,
This is because the element is designed, and there is no flexibility to make a determination using another light receiving element.

【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。
Further, the sunlight tracking sensor device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-29210 determines the sun position by detecting the light receiving element that detects the maximum amount of received light among the light receiving elements. . Therefore, in the invention disclosed herein, there is a possibility that an accurate sun position cannot be detected when a part of the light receiving element is deteriorated.

【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。
In the apparatus for determining the attitude of an artificial satellite or the like disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-343010, an image of a celestial object is focused on a two-dimensional pixel array, the center of the image is obtained by a processing apparatus, and the roll or It indicates a pitch attitude error. Therefore, there is no technical idea that the elevation angle and the azimuth angle can be detected even when a part of the light receiving element is deteriorated as in the present invention.

【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。
An object of the present invention is to improve the above-mentioned disadvantages of the prior art, reduce power consumption by reducing the size and weight, and ensure high reliability by operational flexibility.

【0013】[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。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention employs the following basic technical structure. That is, as a first aspect according to the present invention, an optical system mounted on a spacecraft such as an artificial satellite and converging light from a celestial body, a base on which an image is formed by the optical system, and a base An astronomical photodetector that is arranged on the top and detects the image, and a signal processing unit that processes an output signal of the astronomical photodetector, and the astronomical photodetector has a direction that matches a scanning direction of the base and An attitude detecting apparatus having a plurality of pixels arranged at predetermined intervals in a direction orthogonal to the scanning direction.

【0014】[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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to solve the above-mentioned problems in the prior art, an attitude detecting apparatus according to the present invention is equipped with an optical system mounted on a spacecraft such as an artificial satellite to converge light from a celestial body. A base on which an image is formed by the optical system, an astronomical light detector arranged on the base to detect the image, and a signal processing unit for processing an output signal of the astronomical light detector, The astronomical photodetector has a plurality of pixels arranged at predetermined intervals in a direction coinciding with a scanning direction of the substrate and a direction orthogonal to the scanning direction. .

【0015】[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。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a posture detecting apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a posture detecting device according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlarged light receiving element surface of the posture detecting device of the present invention, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a light receiving element surface of a posture detecting device and an image forming position of the sun.

【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。
Here, the attitude detecting device is mounted on a spacecraft such as an artificial satellite, and an optical system for converging light from a celestial body, a base on which an image is formed by the optical system, and a base on the base. An astronomical photodetector is provided for detecting the image, and a signal processing unit for processing an output signal of the astronomical photodetector is provided.

【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。
Next, the posture detecting apparatus of the present invention will be specifically described with reference to an embodiment using the sun. As shown in FIG. 1, a CC in which a plurality of detection elements are arranged two-dimensionally.
A signal from sunlight 17 is taken in from an optical system package 15 in which a D detection element 16 and a lens 14 are combined. The read circuit 20 is operated by the reference clock 18 and the address generator 19 to search for the CCD pixel having the maximum width of the solar image at each of the azimuth angle (Az) and the elevation angle (El). In this embodiment, it is preferable that the signal from the CCD detecting element is temporarily stored in a memory which can be accessed arbitrarily. Such a memory is prepared in the read circuit 20, for example. In the attitude detecting device according to the present invention, the viewing angle is determined in advance by the optical system package 15, and therefore, the number of the CCD detecting elements that capture the sun image can be made to correspond to the attitude angle. For example, if the viewing angle is 60 degrees and the number of detection elements in the azimuth and elevation directions is 6000, the attitude angle can be detected with an accuracy of 0.01 degree per element. In the present invention, the angle is detected with higher accuracy by using the output signal amount of the detection element as described below.

【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。
First, the detection in the azimuth (Az) direction will be described.
The element array is searched to find the maximum width of the solar image, and when the element row giving the maximum width is detected, the positions of the elements at both ends are output as pixel numbers A1 and A2. This is shown in FIG. Next, also in the elevation (El) direction, similarly, the element row in the El direction is searched to find the maximum width of the solar image, and when the element row giving the maximum width is detected, the positions of the elements at both ends are determined by the pixels. Output as numbers E1 and E2. In the buffer 21, these A1, A2, E
1, the pixel number of E2 is stored. On the other hand, assuming that the output signal amounts output from the detection elements at both ends that give the pixel numbers A1 and A2 in the azimuth direction are a1 and a2, these amounts correspond to + Δ and −Δ in FIG. Mean shift angle. The output signal of this detection element is normalized by an output signal obtained from the detection element located at the center of the solar image by the calculation circuit 28, and is +0.5
It is standardized as an auxiliary signal of .about.-0.5.
Is stored in the buffer. At this time, the amplitude normalizer 22 supplies an output signal obtained from the detection element located at the center of the solar image to the calculation circuit. Further, the amplitude normalizer 22 calculates the pixel numbers A1, A2, E1, E
In the search for obtaining 2, the signal output amount of each detection element is also supplied to the readout circuit 20 as a reference signal when determining the signal output amount. The amplitude normalizer 22 is for correcting a change in a signal due to an aging of the sensor, a change in the amount of sunlight, a posture angle, adhesion of dust, and the like. In the present invention, by utilizing this auxiliary signal, an additional 10
To achieve a resolution of 0.001 degrees. Similarly, the pixel number E in the elevation direction
Assuming that the output signal amounts output from the detection elements at both ends that give 1, E2 are e1 and e2, these are also normalized and stored in the buffer as auxiliary signals. In the following description, the signals a1, a2, e1, and e2 are assumed to be standardized auxiliary signals.

【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。
Next, a specific determination of the element output will be described. In FIG. 2, assuming that the normalized output voltages of the elements at both ends of the solar image are ± 0.5 as shown in FIG. 4, elements having small absolute values including 0 (that is, closer to the center of the pixel) An element on which the optical axis (sun image) is located is selected, and its pixel numbers are A1 and A2, respectively. Now, assuming that the edge of the solar image comes to the element of θA2, the output signals of θA1, θA2, and θA3 are compared, and the element having the smallest normalized signal is determined as the element at the end capturing the solar image. Is A2. Further, the normalized signal of this element, that is, the auxiliary signal is stored in the buffer as a2. In this way, after all, a
1, a2, e1, and e2 signals are read, and a calculation circuit 2
8 buffers.

【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。
Thereafter, A1 and A2 are added by an adder 23a, and a1 and a2 are subtracted by a subtractor 24a. The results A12 and a12 are further added by an adder 25a and multiplied by θO / 2 by an angle generator 26a to obtain θ
A fine angle A is generated. The same processing is performed for the E1, E2, e1, and e2 in the elevation direction by using the adder 23e, the subtractor 24e, the adder 25e, and the angle generator 2
6e to generate the fine angle θE. ΘA and θE obtained in this way are output to, for example, a satellite attitude control device via the interface circuit 27.

【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。
In summary, in the azimuth direction, the pixel numbers of the elements at both ends of the solar image are denoted by A1 and A, respectively.
2, and the normalized auxiliary signal from these elements is a
1, a2, the course angle θA of the azimuth angle (Az)
C is represented by Equation 1. Here, θo is a unit angle of one pitch. Further, the fine angle θA at that time is expressed by Expression 2.

【0022】θAC=θo[(A1+A2)/2] …式
ΘAC = θo [(A1 + A2) / 2] (1)

【0023】 θA=θo[(A1−a1+A2+a2)] /2 =θo[(A1+A2+a2−a1)] /2 …式2 ΘA = θo [(A1-a1 + A2 + a2)] / 2 = θo [(A1 + A2 + a2-a1)] / 2 Equation 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
Similarly, the fine angle θ in the elevation direction
E is represented by Equation 3. θE = θo [(E1 + E2 + e2-e1)] / 2 Equation 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。
In this way, the azimuth and elevation angle of an artificial satellite or the like can be detected using sunlight. In the present invention, since a two-dimensional CCD is used,
One azimuth detection device can detect both azimuth (Az) and elevation (El).

【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。
Further, as shown in FIG. 3, when normal detection cannot be performed due to the deterioration of the pixel 29, high-accuracy posture detection can be performed by using an element row including the immediately adjacent pixel 30.

【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。
In the above description, an example in outer space such as an artificial satellite has been described, but the present invention can also be used for angle detection such as civil engineering work and surveying on the ground. It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and various design changes can be made based on the technical idea of the present invention.

【0028】[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。
The first effect of the present invention is that azimuth (Az) and elevation (E) are realized by one optical system package.
l) It is possible to detect the angle of two axes,
Weight reduction has become possible. The reason for this is that instead of using a combination of a one-dimensional optical detection element and a slit as in the past,
That is, a two-dimensional detection element and a lens optical system are used.

【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。
The second effect is that even if one pixel of the detecting element deteriorates and becomes inoperable, the angle cannot be detected and the reliability can be increased. That is, there is an effect equivalent to that obtained by forming a redundant configuration. The reason is that the angle detection can be performed with almost no deterioration in accuracy by using a pixel row that escapes in the direction orthogonal to one pixel from the widest (string indicating the diameter) pixel row of the solar image.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a posture detection device according to an embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlarged light receiving element surface of the attitude detecting device of the present invention.

【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。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a light receiving element surface of the attitude detecting device of the present invention and an image forming position of the sun.

【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。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a light receiving element image and an output signal in the posture detecting device of the present invention.

【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。
FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a conventional attitude detecting device using a photodiode detecting element surface.

【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。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a conventional posture detecting device using a one-dimensional CCD detecting element.

【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。
FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a conventional attitude detecting device optical system package.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 S slit θ sunlight incident angle OUT output signal BA azimuth angle optical axis BE elevation angle optical axis θA azimuth angle θE elevation angle A1, A2 azimuth pixel number a1, a2 azimuth auxiliary signal E1, E2 elevation pixel number e1, e2 Elevation auxiliary signal ADD Adder SUB Subtractor θA1, θA2, θA3, θA4 Azimuth direction pixel ± Δ Fine angle 1 Box 2 Light receiving element 3 Substrate 4 Slit plate 5 Preamplifier 6 Comparator 7 Shift register 8 I / F 9 CCD light receiving element 10 A / D 11 Buffer memory 12 Angle calculator 13 I / F 14 Lens 15 Optical system package 16 CCD detector 17 Sunlight 18 Reference clock 19 Address generator 20 Readout circuit 21 Buffer 22 Amplitude normalizer Reference Signs List 23 adder 24 subtracter 25 adder 26 angle generator 27 interface circuit 28 calculation circuit 29, 30 pixels

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
An optical system mounted on a spacecraft such as an artificial satellite for converging light from a celestial body, a base on which an image is formed by the optical system, and a base arranged on the base to detect the image An astronomical photodetector, and a signal processing unit that processes an output signal of the astronomical photodetector, wherein the astronomical photodetector is arranged in a direction coinciding with the scanning direction of the substrate and in a direction orthogonal to the scanning direction. A plurality of detection elements are arranged in the same.
【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。
2. When the celestial body is detected by the celestial body photodetector, the attitude angle is determined from the number of detection elements that have caught the celestial body and the signal amounts obtained from the detection elements at both ends of the detection element group that has caught the celestial body. 2. The attitude detecting apparatus according to claim 1, wherein the accuracy is obtained in units of pixels or more.
【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。
3. The method according to claim 1, wherein when the attitude angle is obtained from the signal amounts obtained from the detection elements at both ends of the detection element group capturing the celestial body, a difference between the signal amounts obtained from the detection elements at both ends is used. The attitude detection device according to claim 2.
【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。
4. The angle detection by the celestial light detector, wherein angle detection using a diameter width orthogonal to the celestial light image and angle detection using a chord shorter than the orthogonal width are performed. Item 7. The attitude detection device according to Item 1.
【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。
5. The attitude detecting apparatus according to claim 1, wherein the celestial body light detector detects a light image from the sun.
【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。
6. The signal processing unit includes an amplitude normalizer, and performs a normalization process on a signal from the celestial body photodetector with an output of a detection element at a central portion of a detection element group that has captured the celestial body. The attitude detection device according to claim 1.
【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。
7. The attitude detecting device according to claim 1, wherein the astronomical light detector uses a two-dimensional CCD.
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