JPH04346096A - 近接センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば人工衛星のラ
ンデブドーッキング等の際に人工衛星同志の距離及び回
転位置を検出するのに用いられる近接センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の近接センサとしては、例
えば被測定側人工衛星に光源ターゲットまたはパターン
認識し易い形状の認識ターゲットを設け、これを測定側
人工衛星に設けたカメラ等で撮影して、その画像データ
を図形認識処理することにより、衛星間の距離及び回転
位置を導出する方法が採られていた。

【０００３】ところが、上記近接センサでは、前者の光
源ターゲットを用いた場合、測定側移動体に光源ターゲ
ットを駆動するための電力源、電子回路等の能動機構を
備えなければならないことにより、例えば故障をした被
測定物として人工衛星を回収するシステム等の電力確保
が困難なシステムに適用するのが困難であるという問題
を有していた。

【０００４】また、後者の認識ターゲットを用いた場合
にあっては、認識ターゲットを設けるだけのいわゆる受
動型を構成することにより、適用範囲に制約を受けない
ものの、カメラで撮影した画像データを図形認識処理し
てパターン認識しなければならないために、その処理が
非常に面倒となることにより、大型の計算機を必要とす
るという問題を有していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の近接センサでは、適用範囲に制約を受けるものであ
ったり、その処理が非常に面倒であるという問題を有し
ていた。

【０００６】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、適用範囲に制約を受けることなく、広範囲に亘る
使用を実現し得、且つ、容易にして、高精度な測定を実
現し得るようにした近接センサを提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、移動体間の
距離及び回転位置を検出する近接センサにおいて、前記
移動体の一方に設けられる略円錐状の光を放射する光源
と、前記移動体の他方に設けられ、前記光源で放射した
略円錐状の光を受けて反射する反射体と、前記移動体の
一方に前記光源に対応して設けられ、前記反射体で反射
した反射光を受光する受光手段と、この受光手段で受光
した前記反射光像の大きさ及び前記光源との位置ずれ量
に基づいて前記移動体間の距離及び回転位置を求める演
算手段とを備えて構成したものである。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、移動体間の距離及び回転位
置は、移動体の他方に設けた反射体で光源から放射した
光を反射体で受けて、その反射光を受光手段で受光し、
その反射光象の大きさ及び光源との位置ずれ量を検出す
ることにより、これらに基づいて演算手段で算出される
。これにより、移動体の他方に反射体を備えるだけの電
力等の駆動源を必要としない受動型システムが構築され
、しかも容易にして、高精度な距離及び回転位置の測定
が可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。

【００１０】図１はこの発明の一実施例に係る近接セン
サを示すもので、距離及び回転位置を測定する移動体同
志、例えば人工衛星の被測定側の一方には鏡等の反射体
１０が設けられる。

【００１１】また、人工衛星の測定側となる他方には点
光源Ｏが設けられる。点光源は例えば略円錐状の光を被
測定側人工衛星の反射体１０に向けて放射する。そして
、測定側人工衛星には受光部１１が点光源Ｏに対応して
設けられる。受光部１１は点光源Ｏから放射された光の
反射体１０からの反射光を受光して、その反射光像Ｘの
大きさ及び位置ずれを検出する。この受光部１１には演
算部１２が接続されており、反射光像の大きさ及び位置
ずれを演算部１２に出力する。演算部１２は反射光像Ｘ
の大きさ及び位置ずれ情報に基づいて人工衛星相互の距
離及び回転位置を算出する。

【００１２】すなわち、上記構成において、図２に示す
ように点光源Ｏからの光の半頂角をαとすると、人工衛
星同志が略平行に位置している場合、点光源Ｏから放射
された光の反射体で反射した反射光像Ｘは、点光源Ｏを
中心とした略円を描く（図１中破線で示す）。ここで、
受光部１１は反射光像Ｘの半径距離ｌ（ＯＡ及びＯＢ間
）及び点光源Ｏと反射光像Ｘの点光源位置Ｏ´とのずれ
量Ｐを検出して演算部１２に出力する。すると、演算部
１２は、半頂角αが既知であることにより、反射光像Ｘ
の半径距離ｌに基づいて反射体１０と受光部１１との距
離Ｌを Ｌ＝ｌ／２ｔａｎα　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　…（１）の式を用いて算出する。

【００１３】また、人工衛星同志が角度θだけ傾いてい
る場合、受光部１１で受光する反射光像Ｘは点光源位置
Ｏ´を中心として図１中実線で描いた略円を形成する。 そして、θ＜＜１であれば、図３に示す反射光像Ｘの点
光源位置Ｏ´からの距離ｌ１（Ｏ´Ａ´´間），ｌ２　
（Ｏ´Ｂ´´間）と図２における反射光像Ｘは、略ｌ１
＝ｌ２　＝ｌの関係を有する。この場合には、上記（１
）式により距離Ｌが算出される。一方、角度θは上記点
光源Ｏと反射光像の点光源位置Ｏ´とのずれ量Ｐ及び距
離Ｌに基づいて θ＝１／２　　ａｒｃｔａｎＰ／Ｌ　　　　　　　　　
　…（２）の式を用いて算出される。

【００１４】このように、上記近接センサは測定側人工
衛星に略円錐状の光を放射する点光源Ｏを設け、かつ被
測定側人工衛星に反射体１０を設け、点光源Ｏで放射し
た略円錐状の光を反射体１０で反射させて、その反射光
を測定側人工衛星に設けた受光部１１で受け、この受光
部１１で受光した反射光の反射光像Ｘの大きさ及び点光
源Ｏとの位置ずれ量に基づいて人工衛星間の距離及び回
転位置を求めるように構成した。これによれば、被測定
側人工衛星に反射体１０を備えるだけの電力等の駆動源
を必要としない受動型システムが構築されることにより
、適用範囲に制約がなくなり、その取扱いの簡略化が図
れ、しかも容易にして、高精度な距離及び回転位置の測
定が可能となる。

【００１５】なお、上記実施例では、光源として、略円
錐状の光を放射する点光源Ｏを設けて構成した場合で説
明したが、これに限ることなく、例えばビーム状の光を
略円錐形状の周囲面に沿っていわゆるなめるように放射
して略円錐状の光を形成しても良い。

【００１６】また、上記実施例では、人工衛星同志の距
離及び回転位置を検出するように構成した場合で説明し
たが、これに限ることなく、宇宙航行体を含む各種移動
体システムにおいても適用可能である。

【００１７】さらに、上記実施例では被測定側に反射体
１０を設け、測定側に点光源Ｏを配設するように構成し
たが、これらを逆に配設するように構成することも可能
である。よって、この発明は上記実施例に限ることなく
、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
形を実施し得ることは勿論である。

【００１８】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれば
、適用範囲に制約を受けることなく、広範囲に亘る使用
を実現し得、且つ、容易にして、高精度な測定を実現し
得るようにした近接センサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る近接センサを示した
図。

【図２】図１の動作を説明するために示した図。

【図３】図１の動作を説明するために示した図。

【符号の説明】

１０…反射体、１１…受光部、１２…演算部、Ｏ…点光
源。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　移動体間の距離及び回転位置を検出す
   る近接センサにおいて、前記移動体の一方に設けられる
   略円錐状の光を放射する光源と、前記移動体の他方に設
   けられ、前記光源で放射した略円錐状の光を受けて反射
   する反射体と、前記移動体の一方に前記光源に対応して
   設けられ、前記反射体で反射した反射光を受光する受光
   手段と、この受光手段で受光した前記反射光像の大きさ
   及び前記光源との位置ずれ量に基づいて前記移動体間の
   距離及び回転位置を求める演算手段とを具備したことを
   特徴とする近接センサ。
2. 【請求項２】　　前記光源はビーム状の光を前記反射体
   に対して該光源を頂点として略円錐状に放射してなるこ
   とを特徴とする近接センサ。