JP2536720B2 - 突き抜け走査型地球センサ - Google Patents

突き抜け走査型地球センサ

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JP2536720B2
JP2536720B2 JP5120045A JP12004593A JP2536720B2 JP 2536720 B2 JP2536720 B2 JP 2536720B2 JP 5120045 A JP5120045 A JP 5120045A JP 12004593 A JP12004593 A JP 12004593A JP 2536720 B2 JP2536720 B2 JP 2536720B2
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昭夫 加藤
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、人工衛星搭載用の地球
センサに関し、特に、静止衛星に搭載され、衛星の地球
に対する姿勢(ピッチ角度,ロール角度)を計測するた
めの突き抜け走査型地球センサに関する。
【0002】
【従来の技術】突き抜け走査型地球センサは、2チャン
ネルの赤外線検出器を有し、ミラーにより地球を往復走
査して、その宇宙機の地球に対する姿勢角(ピッチ・ロ
ール角)を計測する。この突き抜け走査型地球センサの
原理を、図3および図4を参照して説明する。
【0003】図3は、赤外線検出機の視線の走査軌跡と
地球との相対関係を示す図である。宇宙航行機が、地球
の赤道面内を西から東へ進む軌道において地球を捕捉し
ている状態を示している。図中、Eは地球ディスクを示
し、l1 は北側センサの視線の軌跡(北側センサビーム
の走査軌跡)、l2 は南側センサの視線の軌跡(南側セ
ンサビームの走査軌跡)を示す。
【0004】赤外線検出機の視線が地球を捕らえた時、
地球の放射する赤外線を検出し検出信号を生成する。
【0005】図4は、検出信号の波形図であり、図中E
1,E2は地球検出信号(地球パルス)、Sは走査パル
スの波形、Cは検出器の視線が地球センサの中央を通過
したタイミングを示すリファレンスパルスの波形であ
る。走査パルスSは、姿勢角計測の基準となるパルスで
あり、LOWレベルの時、西から東へ走査する期間を示
し、HIGHレベルの時は、東から西へ走査する期間を
示している。また、E1は北側検出器による地球パルス
であり、E2は南側検出器による地球パルスを示す。
【0006】ピッチ角・ロール角が共に0の時、地球検
出信号E1,E2は、リファレンスパルスCの変化点に
対称なパルスになり、さらにE1とE2のパルス幅は等
しくなる。
【0007】ピッチ角が0でなくなると、地球パルスE
1,E2がリファレンスパルスCに対して非対称になる
ので、検出信号とリファレンスパルスCとの角度関係か
らピッチ角を求めることができる。ロール角が0でなく
なると、地球パルスE1とE2のパルス幅が異なるの
で、その角度差を計測することによりロール角を求める
ことができる。なお、E1とE2のそれぞれの検出信号
のうち一方を基準信号で置換え、他方のみで計測するこ
とができるようにするのが通例である。
【0008】ピッチ計測については、地球パルスE1と
E2の論理和(OR)をとり、それを地球パルスとして
姿勢計測する方法、あるいはE1とE2の平均をとって
ランダム誤差を少なくする方法などがある。
【0009】以上、突き抜け走査型地球センサの動作原
理について説明した。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の説明は、地球デ
ィスク上を赤外線検出器の視野が走査している期間だけ
計測カウンタを動作させ、センタリファレンスの左右の
地球パルスのパルス幅の差から、ピッチ角度を計測して
いたため、センタリファレンスパルスが地球ディスクの
位置からはずれている場合には、その角度計測値を正し
く出力することはできなかった。ただし、その極性につ
いては、センタリファレンスパルスと地球パルスの関係
から、判定することができるため、そのための判別回路
を設け、さらに線形的に計測できる範囲を越えると、最
大値を出力する切り替え回路を使って、図5にまたは
で示す特性を得ていた。
【0011】この従来の方式では、地球センサのピッチ
方向の線形領域を増加させることはできないため、人工
衛星の姿勢をピッチ方向に特定の角度オフセットさせ、
再び、地球方向に指向させるというような用途には使用
できない。
【0012】本発明の目的は、従来の突き抜け走査型地
球センサのピッチ計測で、センタリファレンスの立ち上
がり立ち下がりが、地球検出期間から外れてしまった場
合には、角度データが得られないという欠点をなくすこ
とにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の突き抜け走査型
地球センサは、センタリファレンスパルスがLOWの期
間で、地球パルスの立ち上がりと、立ち下がりが発生し
たことを検出し、走査が往路を示している時には、地球
パルスの立ち下がりからセンタリファレンスパルスの立
ち上がりまでを示し、復路においては、センタリファレ
ンスパルスの立ち下がりから地球パルスの立ち上がりま
でを示す第1の制御信号を発生させ、センタリファレン
スパルスがHIGHの期間で、地球パルスの立ち上がり
と、立ち下がりが発生したことを検出し、走査が往路を
示している時には、センタリファレンスパルスの立ち上
がりから地球パルスの立ち上がりまでを示し、復路にお
いては、地球パルスの立ち下がりからセンタリファレン
スパルスの立ち下がりまでを示す第2の制御信号を発生
させるタイミング判別回路と、地球パルスと第1および
第2の制御信号に従って、ピッチ計測カウンタのLSB
にエンコーダクロックをいれるか、あるいは、その上位
ビットからいれるかの切り替えを行う計測制御回路とを
備えることを特徴とする。
【0014】
【実施例】図1は、本発明の突き抜け走査型地球センサ
の一実施例の構成を示す。この突き抜け走査型地球セン
サは、タイミング判別回路10と、計測制御回路20
と、ピッチ計測カウンタ30とから構成されている。
【0015】タイミング判別回路10は、センタリファ
レンスパルスがLOWの期間で、地球パルスの立ち上が
りと、立ち下がりが発生したことを検出し、走査が往路
を示している時には、地球パルスの立ち下がりからセン
タリファレンスパルスの立ち上がりまでを示し、復路に
おいては、センタリファレンスパルスの立ち下がりから
地球パルスの立ち上がりまでを示す制御信号EAを発生
させる機能と、センタリファレンスパルスがHIGHの
期間で、地球パルスの立ち上がりと、立ち下がりが発生
したことを検出し、走査が往路を示している時には、セ
ンタリファレンスパルスの立ち上がりから地球パルスの
立ち上がりまでを示し、復路においては、地球パルスの
立ち下がりからセンタリファレンスパルスの立ち下がり
までを示す制御信号EBを発生させる機能を有する。
【0016】計測制御回路20は、地球パルスと制御信
号EAおよびEBに従って、ピッチ計測カウンタのLS
Bにエンコーダクロックをいれるか、あるいは、その上
位ビットからいれるかの切り替えを行う。
【0017】ピッチ計測カウンタ30は、地球パルス
が、HIGHの時には、通常の重みでカウンタを行い、
制御信号EAまたはEBがHIGHの時は、通常の重み
の2倍の重み付けでカウントを行う機能を有している。
【0018】次に、本実施例の動作を説明する。
【0019】タイミング判別回路10は、制御信号EA
およびEBを、図2に示すタイミングで生成する。通
常、地球センサが地球の中心方向に向いている状態で
は、センタリファレンスパルスの立ち上がりは、地球パ
ルスがHIGHになっている期間の中央で発生する。そ
のような場合には、本発明による計測は行わず、従来の
計測方法でよい。地球が視野の中心を左右にはずれ、地
球パルスのHIGHの期間で、センタリファレンスパル
スが変化しなくなった時、本発明の計測モードに切り替
える。
【0020】ピッチ計測カウンタ30の動作は、図2に
示す通りである。センタリファレンスパルスがLOWの
時に、地球パルスの立ち上がり、立ち下がりが発生する
場合をケース1とし、センタリファレンスパルスがHI
GHの時に、地球パルスの立ち上がり、立ち下がりが発
生する場合をケース2とする。図2の地球パルスは、ケ
ース1を実線で示し、ケース2を点線で示している。走
査パルスは、LOWの時、往路であることを示してい
る。また、HIGHの時は、復路であることを示す。ま
た、ピッチ計測カウンタは、センタリファレンスパルス
がLOWの時、UPカウントされ、HIGHの時、DO
WNカウントされる。図2の下部にピッチ計測カウンタ
のカウント値の変化を示す。走査パルスの立ち下がるタ
イミングで、通常、ピッチ計測カウンタがリセットされ
る。ケース1の場合には、T1の期間(地球パルスがH
IGHの期間)は、通常の重みでカウンタが動作してい
る。T2の期間(往路のEA)は、通常の2倍の重みで
カウントされる。更に、T3の期間(復路のEA)は、
同じく通常の2倍の重みでカウントされ、T4の期間
(地球パルスがHIGHの期間)には、通常の重みでカ
ウントされる。ケース2の場合には、T5の期間(往路
のEB)は、通常の2倍の重みで、カウントされ、T6
の期間(地球パルスがHIGHの期間)は、通常の重み
でカウントされる。また、T7の期間(地球パルスがH
IGHの期間)は、通常の重みでカウントされ、T8の
期間(復路のEB)は、通常の2倍の重みでカウントさ
れる。
【0021】制御信号EBは、地球が視野の中心を右に
はずれた場合に生成する。一つ目の地球パルスの立ち上
がりで立ち下がり、二つ目の地球パルスの立ち下がりで
立ち下がる信号を生成しその信号を使って、センタリフ
ァレンスパルスに禁止のゲートをかければ、制御信号E
Bが生成される。
【0022】ピッチ計測カウンタ30の動作は、図2に
示す通りである。
【0023】センタリファレンスパルスがLOWの期間
は、計測カウンタ30をUPカウントモードにしてお
く。また、センタリファレンスパルスがHIGHの期間
は、計測カウンタをDOWNモードにする。このUP/
DOWN制御は、従来の計測方法と同じである。また、
地球パルスが、HIGHの時には、通常の重みでカウン
トを行い、制御信号EAまたはEBがHIGHの時に
は、通常の重みの2倍の重み付けでカウントを行う。具
体的には、カウンタの計測クロックをLSBの1ビット
上位のビットから入れてやればよい。通常、カウンタを
構成するフリップフロップは、トグル型のフリップフロ
ップが使われるが、そのトグル動作を特定のタイミング
でゲートをかけ禁止することができる。そのような機能
を利用し、計測クロックをカウンタのLSBから入れた
り、すぐ上のビットから入力したりできる。
【0024】図2のようにして得られた計測カウンタ3
0のデータは、実際のピッチ姿勢角度の4倍になってお
り、データを2ビットシフトさせて、実際の角度データ
を得る。
【0025】図5に本発明によるピッチ角出力特性を点
線で示す。従来は、またはの特性であったが、本発
明による線形領域の拡大により、点線のような特性が得
られる。
【0026】
【発明の効果】本発明は、従来の計測方法では、データ
が得られなかった範囲のピッチ姿勢角データが得られる
ので、例えば、地球中心から大きくオフセットさせた方
向への姿勢制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による突き抜け走査型地球センサの構成
を示す図である。
【図2】本発明によるピッチ計測タイミング信号およ
び、計測カウンタの動作を示す図である。
【図3】突き抜け走査型地球センサの地球ディスクとセ
ンサの視野方向、南側および北側の赤外線検出器の視野
方向が、東西に地球を走査する原理図を示している。
【図4】突き抜け走査型地球センサの主要な計測のタイ
ミング信号を示す図である。
【図5】ピッチ角出力特性を示す図である。
【符号の説明】 10 タイミング判別回路 20 計測制御回路 30 ピッチ計測カウンタ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】センタリファレンスパルスがLOWの期間
    で、地球パルスの立ち上がりと、立ち下がりが発生した
    ことを検出し、走査が往路を示している時には、地球パ
    ルスの立ち下がりからセンタリファレンスパルスの立ち
    上がりまでを示し、復路においては、センタリファレン
    スパルスの立ち下がりから地球パルスの立ち上がりまで
    を示す第1の制御信号を発生させ、センタリファレンス
    パルスがHIGHの期間で、地球パルスの立ち上がり
    と、立ち下がりが発生したことを検出し、走査が往路を
    示している時には、センタリファレンスパルスの立ち上
    がりから地球パルスの立ち上がりまでを示し、復路にお
    いては、地球パルスの立ち下がりからセンタリファレン
    スパルスの立ち下がりまでを示す第2の制御信号を発生
    させるタイミング判別回路と、 地球パルスと第1および第2の制御信号に従って、ピッ
    チ計測カウンタのLSBにエンコーダクロックをいれる
    か、あるいは、その上位ビットからいれるかの切り替え
    を行う計測制御回路とを備えることを特徴とする突き抜
    け走査型地球センサ。
  2. 【請求項2】前記ピッチ計測カウンタは、地球パルス
    が、HIGHの時には、通常の重みでカウントを行い、
    第1または第2の制御信号がHIGHの時には、通常の
    重みの2倍の重み付けでカウントを行うことを特徴とす
    る請求項1記載の突き抜け走査型地球センサ。
JP5120045A 1993-05-21 1993-05-21 突き抜け走査型地球センサ Expired - Lifetime JP2536720B2 (ja)

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JPH06331346A JPH06331346A (ja) 1994-12-02
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