JPH0376683B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0376683B2 JPH0376683B2 JP59059676A JP5967684A JPH0376683B2 JP H0376683 B2 JPH0376683 B2 JP H0376683B2 JP 59059676 A JP59059676 A JP 59059676A JP 5967684 A JP5967684 A JP 5967684A JP H0376683 B2 JPH0376683 B2 JP H0376683B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reflected
- light beam
- matrix
- path
- measuring
- 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.)
- Expired
Links
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 4
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
- G01C15/002—Active optical surveying means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/24—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for cosmonautical navigation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
- G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Navigation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
遠隔物体間の相対的姿勢の正確な情報は、種種
の理由のために必要とされる。例えば、宇宙船の
場合、慣性基準プラツトホームと、例えば2、3
挙げれば張出し棒に支持した、操作可能なアンテ
ナ、遠隔センサプラツトホーム及びSTSパレツ
ト−支持実験装置のような物体との間の姿勢の変
化を測定することは、屡々重要なことである。こ
のような姿勢の情報は、このような物体から受信
されたか又はこのような物体に対して得られたデ
ータを慣性基準プラツトホームと、重要な物体と
の間の姿勢の相対的なずれに対して補正すること
ができるか又は調整することができるので必要な
ものである。
の理由のために必要とされる。例えば、宇宙船の
場合、慣性基準プラツトホームと、例えば2、3
挙げれば張出し棒に支持した、操作可能なアンテ
ナ、遠隔センサプラツトホーム及びSTSパレツ
ト−支持実験装置のような物体との間の姿勢の変
化を測定することは、屡々重要なことである。こ
のような姿勢の情報は、このような物体から受信
されたか又はこのような物体に対して得られたデ
ータを慣性基準プラツトホームと、重要な物体と
の間の姿勢の相対的なずれに対して補正すること
ができるか又は調整することができるので必要な
ものである。
個々の物体に対する姿勢の情報を得るために星
の追跡装置又はジヤイロを使用することは、費用
の点ならびに空間及び重量を必要とする点で屡々
禁止されている。従つて、各物体がそれ自体姿勢
感知装置を含むという必要なしに姿勢を測定する
システムは、高度に望まれ、実際に今日現存して
いる。
の追跡装置又はジヤイロを使用することは、費用
の点ならびに空間及び重量を必要とする点で屡々
禁止されている。従つて、各物体がそれ自体姿勢
感知装置を含むという必要なしに姿勢を測定する
システムは、高度に望まれ、実際に今日現存して
いる。
1つのこのようなシステムは、例えば慣性基準
プラツトホーム上に支持した2つの送受信装置を
必要とする。1つの送受信装置は、姿勢を測定す
べき遠隔プラツトホーム上に支持したミラーから
単色光束を反射させることによるオートコリメー
シヨンによつてピツチング及びヨーイングを測定
する。送受信装置のセンサは、ピツチング及びヨ
ーイングの情報を生じる。第2の送受信装置は、
遠隔プラツトホームのローリングを測定するため
に必要である。
プラツトホーム上に支持した2つの送受信装置を
必要とする。1つの送受信装置は、姿勢を測定す
べき遠隔プラツトホーム上に支持したミラーから
単色光束を反射させることによるオートコリメー
シヨンによつてピツチング及びヨーイングを測定
する。送受信装置のセンサは、ピツチング及びヨ
ーイングの情報を生じる。第2の送受信装置は、
遠隔プラツトホームのローリングを測定するため
に必要である。
第2のシステムは、1つの送受信装置を利用す
る。ピツチング及びヨーイングの情報は、前記の
ように得られるが、ローリングの情報は、偏光束
を送受信装置に戻すために遠隔プラツトホーム上
に支持しなければならない能動源を使用すること
によつて得られる。
る。ピツチング及びヨーイングの情報は、前記の
ように得られるが、ローリングの情報は、偏光束
を送受信装置に戻すために遠隔プラツトホーム上
に支持しなければならない能動源を使用すること
によつて得られる。
本発明は、上記のシステムにわたつての改善を
示し、遠隔プラツトホーム上に支持した能動源を
必要とすることなしに1つの送受信装置のみを慣
性基準プラツトホーム上で必要とするにすぎな
い。
示し、遠隔プラツトホーム上に支持した能動源を
必要とすることなしに1つの送受信装置のみを慣
性基準プラツトホーム上で必要とするにすぎな
い。
本発明は、基準プラツトホームに対して遠隔物
体又はプラツトホームのピツチング、ヨーイング
及びローリングを測定するための3軸姿勢伝送シ
ステムに関する。特に、本発明は、基準プラツト
ホーム上に配置された送受信装置よりなる。この
送受信装置は、単色光束を遠隔プラツトホーム上
の刻線してある反射格子に伝送するための装置を
含む。この格子は、光束を種々の強度の平行光束
の1つの扇形として反射する。格子から分散され
るこの戻り光束は、格子の刻線と直角である平面
内に存在する。反射した光束は、送受信装置中の
センサに衝突する。1つ又はそれ以上の電荷伝送
デバイス(CTD)領域アレーよりなることがで
きるセンサは、データをコンピユーターに提供
し、このコンピユーターは、特有算法により全て
検出した画像の重心を計算し、センサ領域アレー
の座標に対する零次数光束のロケーシヨンからの
ピツチング及びヨーイングの情報、ならびに画像
ロケーシヨンを通る最適の直線と、センサアレー
座標系との間の角からのローリングの情報を生じ
る。
体又はプラツトホームのピツチング、ヨーイング
及びローリングを測定するための3軸姿勢伝送シ
ステムに関する。特に、本発明は、基準プラツト
ホーム上に配置された送受信装置よりなる。この
送受信装置は、単色光束を遠隔プラツトホーム上
の刻線してある反射格子に伝送するための装置を
含む。この格子は、光束を種々の強度の平行光束
の1つの扇形として反射する。格子から分散され
るこの戻り光束は、格子の刻線と直角である平面
内に存在する。反射した光束は、送受信装置中の
センサに衝突する。1つ又はそれ以上の電荷伝送
デバイス(CTD)領域アレーよりなることがで
きるセンサは、データをコンピユーターに提供
し、このコンピユーターは、特有算法により全て
検出した画像の重心を計算し、センサ領域アレー
の座標に対する零次数光束のロケーシヨンからの
ピツチング及びヨーイングの情報、ならびに画像
ロケーシヨンを通る最適の直線と、センサアレー
座標系との間の角からのローリングの情報を生じ
る。
次に、本発明の実施態様を図面につき詳説す
る。
る。
第1図は、送受信装置11を示す。送受信装置
11(以下、トランシーバ11と呼ぶ)は、通常
宇宙で宇宙船の位置及び姿勢を測定するために宇
宙船で使用される型の慣性基準プラツトホーム内
で支持されている。
11(以下、トランシーバ11と呼ぶ)は、通常
宇宙で宇宙船の位置及び姿勢を測定するために宇
宙船で使用される型の慣性基準プラツトホーム内
で支持されている。
姿勢を測定すべき遠隔プラツトホームは、この
遠隔プラツトホームに固定したロンチ(Ronchi)
型の刻線してある格子12を有する。この遠隔プ
ラツトホームは、一般に慣性基準プラツトホーム
から幾らか距離を隔てて位置している。この遠隔
プラツトホームは、例えば遠隔センサプラツトホ
ームのように宇宙船内にあることができるか又は
例えば張出し棒により宇宙船から制御されるアン
テナのように宇宙船外にあることができる。いず
れにしても、この遠隔プラツトホームは、宇宙船
が受け易い大きい障害、振動等により慣性基準シ
ステムに対するピツチング、ヨーイング及びロー
リングの変化を受ける。
遠隔プラツトホームに固定したロンチ(Ronchi)
型の刻線してある格子12を有する。この遠隔プ
ラツトホームは、一般に慣性基準プラツトホーム
から幾らか距離を隔てて位置している。この遠隔
プラツトホームは、例えば遠隔センサプラツトホ
ームのように宇宙船内にあることができるか又は
例えば張出し棒により宇宙船から制御されるアン
テナのように宇宙船外にあることができる。いず
れにしても、この遠隔プラツトホームは、宇宙船
が受け易い大きい障害、振動等により慣性基準シ
ステムに対するピツチング、ヨーイング及びロー
リングの変化を受ける。
トランシーバ11は、単色光束を格子12に伝
送するための装置よりなり、この格子で単色光束
は、回折し、反射し、異なる強度及び次数の光束
の扇形としてトランシーバに戻される。
送するための装置よりなり、この格子で単色光束
は、回折し、反射し、異なる強度及び次数の光束
の扇形としてトランシーバに戻される。
殊に、トランシーバ11は、レーザ源13、ビ
ームスプリツター14ならびに1対のミラー15
及び16よりなる。ミラー15は、ミラー16の
凸面に面する凹面を有する。第1図から判断する
ことができるように、ミラー15は、ミラー15
の光軸と一致せる光軸で配置されたミラー16と
一緒に中心開口を有する。ビームスプリツター1
4は、レーザ源13からのレーザビームがビーム
スプリツター14ならびにミラー15及び16か
ら反射し、格子12に向つて直進することができ
るようにレーザ源13ならびにミラー15及び1
6に対して位置している。ビームを伝送するため
の光学系は、常用のものであり、その機能は、例
えば屈折レンズ系のような他の常用の光学系によ
つて実施することができる。
ームスプリツター14ならびに1対のミラー15
及び16よりなる。ミラー15は、ミラー16の
凸面に面する凹面を有する。第1図から判断する
ことができるように、ミラー15は、ミラー15
の光軸と一致せる光軸で配置されたミラー16と
一緒に中心開口を有する。ビームスプリツター1
4は、レーザ源13からのレーザビームがビーム
スプリツター14ならびにミラー15及び16か
ら反射し、格子12に向つて直進することができ
るようにレーザ源13ならびにミラー15及び1
6に対して位置している。ビームを伝送するため
の光学系は、常用のものであり、その機能は、例
えば屈折レンズ系のような他の常用の光学系によ
つて実施することができる。
更に、トランシーバ11は、線状格子12から
反射した光束の扇形を受信するために同じ平面内
で上下に配置された1対の同定の電荷伝送デバイ
ス領域アレー17及び18よりなる。電荷伝送デ
バイス領域アレー17及び18は、市場で入手し
うるデバイスであり、例えばジエネラル・エレク
トリツク社(General Electric Company)から
入手することができる。それぞれのアレー17及
び18は、例えば片面につき500個までのパイク
セルを有することができる。このパイクセルのア
レーは、第2図に示したCTDアレー18の左手
の上の隅に部分的に示されている。それぞれのパ
イクセル領域は、個々の光センサであり、この光
センサ上に入射する光線の強度を代表する出力電
圧を生じる。
反射した光束の扇形を受信するために同じ平面内
で上下に配置された1対の同定の電荷伝送デバイ
ス領域アレー17及び18よりなる。電荷伝送デ
バイス領域アレー17及び18は、市場で入手し
うるデバイスであり、例えばジエネラル・エレク
トリツク社(General Electric Company)から
入手することができる。それぞれのアレー17及
び18は、例えば片面につき500個までのパイク
セルを有することができる。このパイクセルのア
レーは、第2図に示したCTDアレー18の左手
の上の隅に部分的に示されている。それぞれのパ
イクセル領域は、個々の光センサであり、この光
センサ上に入射する光線の強度を代表する出力電
圧を生じる。
第1図から判断されるように、実線で示したレ
ーザビームは、遠隔プラツトホームの線状格子1
2に伝送される。零次数反射ビームは、トランシ
ーバに戻り、ミラー15及び16ならびにビーム
スプリツター14の光学系を通過し、第2図で示
したようにCTD領域アレー17上の点P1でピン
ト合せされる。
ーザビームは、遠隔プラツトホームの線状格子1
2に伝送される。零次数反射ビームは、トランシ
ーバに戻り、ミラー15及び16ならびにビーム
スプリツター14の光学系を通過し、第2図で示
したようにCTD領域アレー17上の点P1でピン
ト合せされる。
第1図は、線状格子12によつて反射された、
点線のビームの回折次数の1つをも示す。この次
数は、それが光学系を介して逆方向に向くように
するために光軸に対して角θで反射され、第2図
で示したCTD領域アレー18上の点P2としてピ
ント合せされる。勿論、線状格子から反射した光
束の扇形は、多数の点であり、その幾つかは、第
2図で黒い点として示されている。光束の扇形
は、当然線状格子12上の刻線の方向と直角であ
る。この関係は、たとえ遠隔プラツトホームがト
ランシーバ11を有する慣性基準プラツトホーム
に対してピツチング、ヨーイング及びローリング
の点でずれを生じることがあつてもそのままであ
る。従つて、光束の画像の線と、CTD領域アレ
ー17及び18のY軸とがなす角は、ローリング
の情報を生じる。CTD領域アレー17の中心に
対する零次数画像P1の位置は、1アーク秒の精
度よりも良好にピツチング及びヨーイングの情報
を生じる。第2図の2つの極反射光束P1及びP2
は、1アーク秒の精度よりも小さいローリングを
得るのに十分な情報を生じる。CTD領域アレー
17上の点P1及びP3は、ローリングの情報を約
8アーク秒の許容CTD領域アレー18に与える
のに十分であり、8アーク秒のローリングの精度
が適切である場合には、それは消去される。従つ
て、ローリング測定の場合の精度は、CTD領域
アレー17と18の間の距離が1つの機能であ
り、このCTD領域アレー間の距離が増大すると
その精度も増す。実地において、それぞれの
CTD領域アレーは、約2.58cm2(=0.4in2)であ
り、2つのアレー間の全ての隔離は、数センチメ
ートルの範囲を越えて変化させることができる。
点線のビームの回折次数の1つをも示す。この次
数は、それが光学系を介して逆方向に向くように
するために光軸に対して角θで反射され、第2図
で示したCTD領域アレー18上の点P2としてピ
ント合せされる。勿論、線状格子から反射した光
束の扇形は、多数の点であり、その幾つかは、第
2図で黒い点として示されている。光束の扇形
は、当然線状格子12上の刻線の方向と直角であ
る。この関係は、たとえ遠隔プラツトホームがト
ランシーバ11を有する慣性基準プラツトホーム
に対してピツチング、ヨーイング及びローリング
の点でずれを生じることがあつてもそのままであ
る。従つて、光束の画像の線と、CTD領域アレ
ー17及び18のY軸とがなす角は、ローリング
の情報を生じる。CTD領域アレー17の中心に
対する零次数画像P1の位置は、1アーク秒の精
度よりも良好にピツチング及びヨーイングの情報
を生じる。第2図の2つの極反射光束P1及びP2
は、1アーク秒の精度よりも小さいローリングを
得るのに十分な情報を生じる。CTD領域アレー
17上の点P1及びP3は、ローリングの情報を約
8アーク秒の許容CTD領域アレー18に与える
のに十分であり、8アーク秒のローリングの精度
が適切である場合には、それは消去される。従つ
て、ローリング測定の場合の精度は、CTD領域
アレー17と18の間の距離が1つの機能であ
り、このCTD領域アレー間の距離が増大すると
その精度も増す。実地において、それぞれの
CTD領域アレーは、約2.58cm2(=0.4in2)であ
り、2つのアレー間の全ての隔離は、数センチメ
ートルの範囲を越えて変化させることができる。
CTD領域アレーは、データをマイクロプロセ
ツサ、例えばモトロラ(Motorola)MC68000に
入力し、このマイクロプロセツサは、全部の検出
した画像の重心を計算し、ピツチング及びヨーイ
ングの情報を点P1のロケーシヨンから誘導し、
かつローリングの情報を点P1とP2を結んだ線と、
アレー座標系との間の角から誘導する。
ツサ、例えばモトロラ(Motorola)MC68000に
入力し、このマイクロプロセツサは、全部の検出
した画像の重心を計算し、ピツチング及びヨーイ
ングの情報を点P1のロケーシヨンから誘導し、
かつローリングの情報を点P1とP2を結んだ線と、
アレー座標系との間の角から誘導する。
第3図から判断されるように、それぞれの反射
光束は、CTD領域アレー17及び18上の幾つ
かのパイクセル領域と重なる。これは、戻り光束
の重心をCTD領域アレー17及び18の座標系
に対して測定するためマイクロプロセツサにプロ
グラミングされたマス算法の標準中心を使用する
ことができる。
光束は、CTD領域アレー17及び18上の幾つ
かのパイクセル領域と重なる。これは、戻り光束
の重心をCTD領域アレー17及び18の座標系
に対して測定するためマイクロプロセツサにプロ
グラミングされたマス算法の標準中心を使用する
ことができる。
CTD領域アレーのそれぞれのパイクセル領域
は、よく知られているように集光器として作用す
る。従つて、CTD領域アレーのパイクセルを、
例えば1/10秒続けることができる積分時間だけ作
動させると、パイクセル領域上に衝突する光の光
量子は、電子に変換され、局部的な光の強度に比
例してそれぞれのパイクセル中に蓄積される。積
分時間後、CTD領域アレーの全部のパイクセル
の作動を停止させると、蓄積された電荷は、本発
明によればマイクロプロセツサ19である利用デ
バイスに自動的に伝達される。
は、よく知られているように集光器として作用す
る。従つて、CTD領域アレーのパイクセルを、
例えば1/10秒続けることができる積分時間だけ作
動させると、パイクセル領域上に衝突する光の光
量子は、電子に変換され、局部的な光の強度に比
例してそれぞれのパイクセル中に蓄積される。積
分時間後、CTD領域アレーの全部のパイクセル
の作動を停止させると、蓄積された電荷は、本発
明によればマイクロプロセツサ19である利用デ
バイスに自動的に伝達される。
第3図の3×3パイクセルマトリツクスを考え
ると、線状格子12から反射した光束は、CTD
17又は18上の任意のロケーシヨンで結像する
ことができかつそれぞれの画像は、9個までのパ
イクセルM1〜M9と重なることができることが判
明する。それぞれのパイクセル中に捕集された光
を他の光と比較することにより、座標及びに
よつて与えられた重心を見い出すことができる。
ると、線状格子12から反射した光束は、CTD
17又は18上の任意のロケーシヨンで結像する
ことができかつそれぞれの画像は、9個までのパ
イクセルM1〜M9と重なることができることが判
明する。それぞれのパイクセル中に捕集された光
を他の光と比較することにより、座標及びに
よつて与えられた重心を見い出すことができる。
この計算は、マイクロプロセツサでマスに対し
てそれぞれのパイクセルによつて捕集された(、
デイジタル的に符号化された)光量を代入するマ
ス算法の1つの中心により実施することができ
る。従つて、算法: 〔但し、及びは、点P1の画像ロケーシヨン
の座標であり、Miは、それぞれのサンプリング
したパイクセル内で積分された信号であり、かつ
Xi及びYiは、それぞれサンプリングしたパイク
セル中心の座標である〕は、遠隔プラツトホーム
のピツチング及びヨーイングの情報を生じる点
P1の重心を測定するために使用することができ
る。点P1及びP2の重心は、遠隔プラツトホーム
のローリングの情報を生じる。
てそれぞれのパイクセルによつて捕集された(、
デイジタル的に符号化された)光量を代入するマ
ス算法の1つの中心により実施することができ
る。従つて、算法: 〔但し、及びは、点P1の画像ロケーシヨン
の座標であり、Miは、それぞれのサンプリング
したパイクセル内で積分された信号であり、かつ
Xi及びYiは、それぞれサンプリングしたパイク
セル中心の座標である〕は、遠隔プラツトホーム
のピツチング及びヨーイングの情報を生じる点
P1の重心を測定するために使用することができ
る。点P1及びP2の重心は、遠隔プラツトホーム
のローリングの情報を生じる。
マイクロプロセツサは、殊に相対的ピツチング
角及び相対的ヨーイング角を誘導するために次の
算法を点P1の重心座標を使用して実施する: 相対的ピツチング角=ΔP=tan-1〔Y−Yo/F〕 相対的ヨーイング角=ΔY=tan-1〔X−Xo/F〕 この場合、 −Yoは、マイクロメータ装置中でY軸に沿
つて測定されたCTD17の中心からP1画像重心
までの距離であり、 Fは、マイクロメータ装置中で測定されたトラ
ンシーバ光学系(15及び16)の有効焦点距離
である。
角及び相対的ヨーイング角を誘導するために次の
算法を点P1の重心座標を使用して実施する: 相対的ピツチング角=ΔP=tan-1〔Y−Yo/F〕 相対的ヨーイング角=ΔY=tan-1〔X−Xo/F〕 この場合、 −Yoは、マイクロメータ装置中でY軸に沿
つて測定されたCTD17の中心からP1画像重心
までの距離であり、 Fは、マイクロメータ装置中で測定されたトラ
ンシーバ光学系(15及び16)の有効焦点距離
である。
ロケーシヨンXo,Yoは、F値を含めて他の測
定データと一緒にマイクロプロセツサ記憶装置中
で記憶されたデータベースの項目である。
定データと一緒にマイクロプロセツサ記憶装置中
で記憶されたデータベースの項目である。
相対的ローリング角を得るために、マイクロプ
ロセツサは、次の算法を実行する: 相対的ローリング角=ΔRpll=tan-1〔X2−X1/Y2−Y
1〕 この場合、 2−1は、X軸に沿つて測定された画像P2と
P1の重心ロケーシヨン間の距離であり、2−1
は、Y軸に沿つて測定された画像P2とP1の重心
ロケーシヨン間の距離である。
ロセツサは、次の算法を実行する: 相対的ローリング角=ΔRpll=tan-1〔X2−X1/Y2−Y
1〕 この場合、 2−1は、X軸に沿つて測定された画像P2と
P1の重心ロケーシヨン間の距離であり、2−1
は、Y軸に沿つて測定された画像P2とP1の重心
ロケーシヨン間の距離である。
CTD領域アレーによつて捕集されたデータは、
それぞれの積分時間の終結時にマイクロプロセツ
サ19に伝送され、30Hzまでの率で更新すること
ができる。
それぞれの積分時間の終結時にマイクロプロセツ
サ19に伝送され、30Hzまでの率で更新すること
ができる。
先の積分時間の間にそれぞれのパイクセル内で
発生した光電子は、伝送過程の間にバケツト群の
形でそれぞれのCTD領域アレー上で第4図に示
した出力前置増幅器20に伝送される。この出力
前置増幅器でそれぞれの電荷パケツトは、増幅さ
れ、次いで濾過され、かつオフチツプ電子回路2
1を介して255のデイジタル値の1つ(8−ビツ
ト量子化)に符号化される。次に、デイジタル値
(典型的には、画像P1からの9及び画像P2からの
9)は、ピツチング、ローリング及びヨーイング
を計算するためにマイクロプロセツサ19に達す
る。それぞれのサンプリングしたパイクセルのア
ドレス(パイクセル1個当り2つの9−ビツト
語、パイクセルのX座標を表わす1語及びパイク
セルのY座標を表わす1語)は、マイクロプロセ
ツサに前進される。クロツク回路22によつて得
られた1つのデイジタル語の形の時間情報は、位
置合せの計算のために必要とされる情報を満足さ
せる。
発生した光電子は、伝送過程の間にバケツト群の
形でそれぞれのCTD領域アレー上で第4図に示
した出力前置増幅器20に伝送される。この出力
前置増幅器でそれぞれの電荷パケツトは、増幅さ
れ、次いで濾過され、かつオフチツプ電子回路2
1を介して255のデイジタル値の1つ(8−ビツ
ト量子化)に符号化される。次に、デイジタル値
(典型的には、画像P1からの9及び画像P2からの
9)は、ピツチング、ローリング及びヨーイング
を計算するためにマイクロプロセツサ19に達す
る。それぞれのサンプリングしたパイクセルのア
ドレス(パイクセル1個当り2つの9−ビツト
語、パイクセルのX座標を表わす1語及びパイク
セルのY座標を表わす1語)は、マイクロプロセ
ツサに前進される。クロツク回路22によつて得
られた1つのデイジタル語の形の時間情報は、位
置合せの計算のために必要とされる情報を満足さ
せる。
本発明は、勿論宇宙船に限定されるものではな
く、他の乗り物、例えば航空機、陸の乗り物に使
用することができ、この場合遠隔物体又はプラツ
トホームは、乗り物に対して内部又は外部に位置
している。
く、他の乗り物、例えば航空機、陸の乗り物に使
用することができ、この場合遠隔物体又はプラツ
トホームは、乗り物に対して内部又は外部に位置
している。
本発明の他の変法も前記の記載に照らして可能
であるが、本発明の他の変法は、特許請求の範囲
で述べた要件に限定されるものと解釈すべきでは
ない。前進姿勢伝送システムの概念 d(Sinθ1+sini)=n1λ 但し、 d=格子定数 θ1=格子法線に対する回折角 i=格子法線に対する入射角 n=回折次数(0、1、2、…) λ=源波長
であるが、本発明の他の変法は、特許請求の範囲
で述べた要件に限定されるものと解釈すべきでは
ない。前進姿勢伝送システムの概念 d(Sinθ1+sini)=n1λ 但し、 d=格子定数 θ1=格子法線に対する回折角 i=格子法線に対する入射角 n=回折次数(0、1、2、…) λ=源波長
第1図は、本発明によるシステムの1つの実施
態様を示す略図、第2図は、本発明によるセンサ
配置及び反射光束の線を示す略図、第3図は、本
発明を理解する際に役立つ、領域アレーの一部に
衝突する反射光束を線図で示した略図、かつ第4
図は、それぞれのパイクセル内で発生した光電子
の伝送進路を示す略図である。 11……トランシーバ、12……刻線してある
格子、13……ビーム線、14……ビームスプリ
ツター、15,16……ミラー、17,18……
電荷伝送デバイス領域アレー、19……マイクロ
プロセツサ、20……出力前置増幅器、21……
オフチツプ電子回路、22……クロツク回路。
態様を示す略図、第2図は、本発明によるセンサ
配置及び反射光束の線を示す略図、第3図は、本
発明を理解する際に役立つ、領域アレーの一部に
衝突する反射光束を線図で示した略図、かつ第4
図は、それぞれのパイクセル内で発生した光電子
の伝送進路を示す略図である。 11……トランシーバ、12……刻線してある
格子、13……ビーム線、14……ビームスプリ
ツター、15,16……ミラー、17,18……
電荷伝送デバイス領域アレー、19……マイクロ
プロセツサ、20……出力前置増幅器、21……
オフチツプ電子回路、22……クロツク回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 第2物体に対する第1物体の姿勢を測定する
ためのシステムにおいて、 単色光束を伝送するための第1物体上の第1装
置、 単色光束を平行光束の回折した扇形として反射
し第1装置に戻すために単色光束の通路内に配置
された第2物体上の線格子装置よりなり、その際 この第1装置が反射した光束の通路内に配置さ
れた1面を有するセンサ装置を、このセンサ装置
の面上に衝突する光束の位置に基づいてピツチン
グ、ヨーイング及びローリングを測定するために
有することを特徴とする、第2物体に対する第1
物体の姿勢を測定するためのシステム。 2 反射光束が零次数の1つの光束及び上昇次数
の他の光束を有する、特許請求の範囲第1項記載
のシステム。 3 反射光束が線格子装置の刻線と直角の線を有
する、特許請求の範囲第2項記載のシステム。 4 センサ装置が反射光束の通路内に配置され
た、少なくとも1つの電荷伝送デバイス領域アレ
ーを、光束の零次数及び幾つかの他の次数の光の
強度を感知するために有する、特許請求の範囲第
3項記載のシステム。 5 第1物体が慣性基準プラツトホームである、
特許請求の範囲第4項記載のシステム。 6 センサ装置が第2装置を、センサ装置の面上
に衝突する反射光束の選択した1つの重心を測定
するために有する、特許請求の範囲第5項記載の
システム。 7 第1装置が単色光束を透過しかつ反射光束を
センサ装置の面上でピント合せするための光学装
置を有する、特許請求の範囲第6項記載のシステ
ム。 8 線格子装置が単色光束の通路内で第2物体に
固定されたロンチ(Ronchi)型の刻線してある
反射格子を有する、特許請求の範囲第7項記載の
システム。 9 電荷伝送デバイス領域アレーの面がX−Y座
標系に配置された集光パイクセル要素のマトリツ
クスを有する、特許請求の範囲第8項記載のシス
テム。 10 第2装置がマトリツクスの座標系に対する
第1次数反射光束の位置及びマトリツクス上に衝
突する2つの極光束を結ぶ線と、マトリツクスの
座標系とのなす角の位置を測定するためのマイク
ロプロセツサを有する、特許請求の範囲第9項記
載のシステム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/481,027 US4583852A (en) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | Attitude transfer system |
US481027 | 1983-03-31 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59184805A JPS59184805A (ja) | 1984-10-20 |
JPH0376683B2 true JPH0376683B2 (ja) | 1991-12-06 |
Family
ID=23910291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59059676A Granted JPS59184805A (ja) | 1983-03-31 | 1984-03-29 | 第2物体に対する第1物体の姿勢を測定するためのシステム |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4583852A (ja) |
EP (1) | EP0122503B1 (ja) |
JP (1) | JPS59184805A (ja) |
DE (1) | DE3485159D1 (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4645338A (en) * | 1985-04-26 | 1987-02-24 | International Business Machines Corporation | Optical system for focus correction for a lithographic tool |
JPS6276406A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Kubota Ltd | 掘削機の姿勢検出装置 |
US5219264A (en) * | 1986-09-19 | 1993-06-15 | Texas Instruments Incorporated | Mobile robot on-board vision system |
US4874941A (en) * | 1988-05-11 | 1989-10-17 | Simmonds Precision Products, Inc. | Optical displacement sensor with a multi-period grating |
IL91285A (en) * | 1989-08-11 | 1992-12-01 | Rotlex Optics Ltd | Method and apparatus for measuring the three- dimensional orientation of a body in space |
FR2656700B1 (fr) * | 1989-12-28 | 1992-08-07 | Aerospatiale | Procede de restitution du mouvement d'un mobile par observation d'un symbole forme sur ce dernier et dispositifs pour la mise en óoeuvre du procede. |
RU2005991C1 (ru) * | 1990-01-04 | 1994-01-15 | Георгий Юрьевич Панасюк | Двухкоординатный датчик углового положения |
GB9015945D0 (en) * | 1990-07-20 | 1990-09-05 | Gorham Barry J | Method and apparatus for measurement of direction |
US5517016A (en) * | 1994-03-31 | 1996-05-14 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Lasercom system architecture with reduced complexity |
US5936723A (en) * | 1996-08-15 | 1999-08-10 | Go Golf | Orientation dependent reflector |
US6384908B1 (en) * | 1996-08-15 | 2002-05-07 | Go Sensors, Llc | Orientation dependent radiation source |
EP1589548A1 (en) * | 2004-04-23 | 2005-10-26 | Sony Deutschland GmbH | A method of producing a porous semiconductor film on a substrate |
US8988676B2 (en) | 2013-06-13 | 2015-03-24 | Larry A. Willis | Wide view light reflector |
EP3228541B1 (en) | 2016-04-08 | 2018-06-13 | LEONARDO S.p.A. | Rotor for a hover-capable aircraft and method for detecting the attitude of a blade with respect to a hub of such a rotor |
US10305604B1 (en) * | 2017-12-28 | 2019-05-28 | Facebook, Inc. | Coherent aperture combining using machine learning |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3269254A (en) * | 1962-12-31 | 1966-08-30 | Ibm | Optical apparatus for indicating and measuring the roll angular orientation of a movable body |
US3443872A (en) * | 1964-08-31 | 1969-05-13 | Honeywell Inc | Remote object orientation measuring device |
DE1281158B (de) * | 1965-04-24 | 1968-10-24 | Leitz Ernst Gmbh | Optisches Mehrzweck-Messgeraet |
US3532892A (en) * | 1968-03-26 | 1970-10-06 | Fairchild Camera Instr Co | Circuit for determination of the centroid of an illuminated area |
US3658427A (en) * | 1969-11-28 | 1972-04-25 | Anthony B Decou | Attitude sensor, and system for controlling attitude of an object |
US4131365A (en) * | 1974-09-13 | 1978-12-26 | Pryor Timothy R | Method and apparatus for determining object position and dimension using a diffraction wave |
US4047816A (en) * | 1976-06-18 | 1977-09-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Attitude determination using two transmitter/receiver stations and skewed reflectors |
US4105339A (en) * | 1977-01-24 | 1978-08-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Azimuth monitoring system |
US4330212A (en) * | 1978-12-18 | 1982-05-18 | Grumman Aerospace Corporation | Triaxis laser alignment system and method |
-
1983
- 1983-03-31 US US06/481,027 patent/US4583852A/en not_active Expired - Fee Related
-
1984
- 1984-03-21 DE DE8484103118T patent/DE3485159D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1984-03-21 EP EP84103118A patent/EP0122503B1/en not_active Expired
- 1984-03-29 JP JP59059676A patent/JPS59184805A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0122503A3 (en) | 1987-07-01 |
US4583852A (en) | 1986-04-22 |
JPS59184805A (ja) | 1984-10-20 |
EP0122503A2 (en) | 1984-10-24 |
EP0122503B1 (en) | 1991-10-16 |
DE3485159D1 (de) | 1991-11-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US12117569B2 (en) | Dynamic calibration of lidar sensors | |
JPH0376683B2 (ja) | ||
US6031606A (en) | Process and device for rapid detection of the position of a target marking | |
US4926050A (en) | Scanning laser based system and method for measurement of distance to a target | |
US4313678A (en) | Automated satellite mapping system (MAPSAT) | |
CN101201403A (zh) | 三维偏振成像激光雷达遥感器 | |
US5808732A (en) | System for referencing a direction of an output beam | |
JP3147002B2 (ja) | 距離検出値の補正方法 | |
US8724104B2 (en) | Coarse and fine projective optical metrology system | |
GB2139036A (en) | Optical radar for vehicles | |
WO1990012282A1 (en) | An arrangement for establishing or defining the position of a measuring point | |
US4482252A (en) | Calibration method and apparatus for optical scanners | |
CN106643689A (zh) | 一种多模共光路位姿测量装置 | |
US8625108B2 (en) | Protective optical metrology system for determining attitude and position | |
US3352223A (en) | Apparatus for determining the attitude and distance between two bodies | |
CN100383555C (zh) | 用于探测障碍、特别用于自主导航的有源电光装置 | |
US6067147A (en) | Distance-measuring apparatus | |
JPH09133873A (ja) | 固体物体の向きを決定するための光学装置 | |
Schreier et al. | Calibrating an airborne laser profiling system | |
US3443872A (en) | Remote object orientation measuring device | |
GB2151871A (en) | Laser weapon detector | |
JPH11278400A (ja) | 衛星位置観測装置 | |
Beraldin et al. | Short-and medium-range 3D sensing for space applications | |
Laurin et al. | Eye-safe imaging and tracking laser scanner system for space applications | |
GB2228157A (en) | Optical sensor |