JPH07311035A

JPH07311035A - 太陽方向検出装置

Info

Publication number: JPH07311035A
Application number: JP6101377A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Saito; 雄一斎藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-05-16
Filing date: 1994-05-16
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】宇宙機に搭載される太陽方向検出装置におい
て、広い視野範囲で太陽を捕捉し、その捕捉した方向を
検出することを目的とする。【構成】上面に所定の幅のスリットを有する箱型のセ
ンサ部と、上記スリットを通って箱内に入射する太陽光
を検知するために、センサ部内底面と前記スリットに平
行なセンサ部内の対向する二側面とにそれぞれ並設され
た複数の太陽電池と、上記複数の太陽電池から生じる起
電力を受光信号として導入し、２進数に符号化するエン
コーダ、所定の太陽方向計算式の書かれた読み出し専用
メモリ、上記太陽方向計算式等を演算するためのメモリ
領域を有する読み書きメモリ、および上記エンコーダか
ら受光した太陽電池の位置情報を導入し、上記読み出し
専用メモリに書かれた所定の太陽方向計算式に従って、
上記読み書きメモリのメモリ領域を使って信号処理する
信号処理装置によって構成された信号処理部とで構成。

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、宇宙機に搭
載され、広い視野範囲で太陽を捕捉し、太陽の方向を検
出する太陽方向検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、従来のこの種の検出装置について
説明する。図５は、従来の検出装置を示す図で、図にお
いて１は検出装置を示し、２はこの検出装置１を構成す
るセンサ部である。このセンサ部２は、箱型をなし、そ
の上部には所定の幅のスリット３が設けられている。こ
の箱型のセンサ部２の内部底面には、センサとして機能
する例えば太陽電池Ｓ₁ 〜Ｓ₉ が、後述する信号処理と
の関係のもとに並設されている。すなわち、太陽４の光
５は、上記スリット３を通って前記した太陽電池Ｓ₁ 〜
Ｓ₉ のいずれかに当たり、それによって、太陽電池Ｓ₁
〜Ｓ₉ のいずれかが起電力を生ずる。この起電力は、信
号線６を通り、信号処理部７に伝えられる。信号処理部
７は、起電力を生じた太陽電池と上記スリット３の相対
位置関係をもとに、あらかじめ決められた信号処理を行
い、太陽方向を検出する。

【０００３】次に、上記検出装置１の内部接続とその動
作を図６を用いて詳しく説明する。図６は上記太陽電池
Ｓ₁ 〜Ｓ₉ と信号処理部７の接続を示す。まず、太陽４
がスリット３の真上、すなわち、イの位置にあると仮定
する。この時、太陽光５は、スリット３を真上から通
り、スリット３の真下に位置する太陽電池Ｓ₅ に当た
り、この太陽電池Ｓ₅ に起電力が生じる。この起電力
は、前記した信号線６を通り、受光信号８として、信号
処理部７に伝えられる。信号処理部７は、まず、受光信
号８をエンコーダ９で２進数に符号化し、その数値つま
り受光位置が太陽電池Ｓ₅ の位置であるという情報を信
号処理装置（ＣＰＵ）１０に伝える。この信号処理装置
（ＣＰＵ）１０は、これを読み出し専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）１１に書かれた所定の太陽方向計算式に従って、読
み書きメモリ（ＲＡＭ）１２のメモリ領域を使って信号
処理し、太陽の方向が真上であることを求め、その結
果、例えば０度という数値を太陽方向信号１３として出
力する。次に、時間が経過し、太陽４が検出装置１の斜
め上方、すなわち、ロの位置に移動したと仮定すると、
この時、太陽光５は、スリット３を斜めに通り、例えば
太陽電池Ｓ₁ に当たり、太陽電池Ｓ₁ に起電力が生じ
る。この起電力は、同様に前記した信号線６を通り、受
光信号８として、信号処理部７に伝えられる。信号処理
部７は、今度は、受光位置が太陽電池Ｓ₁ の位置である
という情報を上記と同様に信号処理し、太陽の方向が斜
め上方であることを求め、その結果、例えば＋２５度と
いう数値を太陽方向信号１３として出力する。他の位置
に太陽がある時も同様にして、太陽方向を検出すること
ができる。また、この検出装置を２つ直角に配置するこ
とにより二軸方向について太陽方向を検出することがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、宇宙機はロ
ケットから分離されたあと、できるだけ早いうちに太陽
電池パドルによって電力を発生させ、それによって、各
種機能を動作させなければならない。そのためには、一
刻も早く太陽の方向を検出して、その方向に太陽電池パ
ドルを向ける必要がある。この太陽電池パドルを太陽に
向けさせるための宇宙機の姿勢を決定する際に用いられ
るのが太陽方向検出装置である。従って、この太陽方向
検出装置は、より広い視野を持ったものが望ましい。し
かしながら、従来の太陽方向検出装置には、次に述べる
ような問題点がある。

【０００５】すなわち、従来の太陽方向検出装置１は、
上面中央部に太陽光５が通るスリット３を設けた箱体で
センサ部２を構成し、その内側底面に複数の太陽電池Ｓ
₁ 〜Ｓ₉ を並設した構成となっているため、その視野角
には、おのずと限界がある。つまり、センサ部２の内底
面の長さＬとセンサ部２の内底面から上面までの高さＨ
の比によって、一意に、太陽光を受光できる視野角は決
まってしまう。従来の太陽方向検出装置の視野角を、後
述する捕捉用太陽方向検出装置と、通常運用用太陽方向
検出装置を例にとって示すと、前者が約５０度、後者が
約３０度と狭く、太陽を捕捉する際にも、衛星の姿勢を
かなり変えて全天球を探さなければならない。従って、
従来の太陽方向検出装置の構成のままで広い視野を確保
するには、上記長さＬを長くし、太陽電池をより多く配
置するか、あるいは、スリット３と太陽電池Ｓ₁ 〜Ｓ₉
の距離を小さくする、つまり、上記高さＨを低くすると
いう方法が考えられる。しかし、センサ部２の底面を長
くし太陽電池をたくさん配置すると、センサ部２が大き
くなり、大きさ、重量の両面について制限が厳しい人工
衛星にとって、搭載するには不向きなものとなってしま
う。一方、スリット３と太陽電池Ｓ₁ 〜Ｓ₉ の距離を小
さくすると、単位当たりの視野角に対する太陽電池数の
比率が下がり、結果として、分解能が落ち、通常運用時
において精度が悪くなってしまう。そのため、いままで
の人工衛星は、互いに直交する二つの軸それぞれに、前
述したような精度は悪いが視野は広い捕捉用太陽方向検
出装置、つまり、上記高さＨの低い太陽方向検出装置
と、精度はよいが視野は狭い通常運用用の太陽方向検出
装置、つまり、上記高さＨの高い太陽方向検出装置を、
組にして取付け、太陽方向を検出している。このよう
に、従来の人工衛星は、計４つの太陽方向検出装置を搭
載しているため、大きさ、重量、コストの面で問題とな
っていた。この発明は、このような従来の太陽方向検出
装置における課題を解決するためになされたものであ
り、以下に詳述する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の実施例１にお
いては、太陽方向検出装置を、上面に所定の幅のスリッ
トを有する箱型のセンサ部と、上記スリットを通って箱
内に入射する太陽光を検知し、起電力を発生するため
に、センサ部内底面と前記スリットに平行なセンサ部内
の対向する二側面とにそれぞれ並設された複数の太陽電
池と、上記した複数の太陽電池のいずれかから発生した
起電力を受光信号として導入し、２進数に符号化するエ
ンコーダ、所定の太陽方向計算式の書かれた読み出し専
用メモリ、上記太陽方向計算式等を演算するためのメモ
リ領域を有する読み書きメモリ、および上記エンコーダ
から受光した太陽電池の位置情報を導入し、上記読み出
し専用メモリに書かれた所定の太陽方向計算式に従っ
て、上記読み書きメモリのメモリ領域を使って信号処理
する信号処理装置によって構成された信号処理部とで構
成する。

【０００７】また、この発明の実施例２においては、太
陽方向検出装置を、上面に所定の幅のスリットを有する
箱型のセンサ部と、上記スリットを通って箱内に入射す
る太陽光を検知し、起電力を発生するために、センサ部
内底面と前記スリットに平行なセンサ部内の対向する二
側面とにそれぞれ並設された複数の太陽電池と、上記し
た複数の太陽電池のいずれかから発生した起電力を受光
信号として導入し、２進数に符号化するエンコーダ、所
定の太陽方向計算式の書かれた読み出し専用メモリ、上
記太陽方向計算式等を演算するためのメモリ領域を有す
る読み書きメモリ、および上記エンコーダから受光した
太陽電池の位置情報を導入し、上記読み出し専用メモリ
に書かれた所定の太陽方向計算式に従って、上記読み書
きメモリのメモリ領域を使って信号処理する信号処理装
置によって構成された信号処理部を備えた一軸用太陽方
向検出装置を、互いに直角をなすように２つ配置するこ
とで構成する。

【０００８】

【作用】この発明の実施例１において、太陽光は、セン
サ部上面のスリットを通って、センサ部内底面あるいは
内側面の太陽電池のいずれかに当たり、それによって、
当該太陽電池は起電力を生ずる。この起電力は、受光信
号として信号線を通り、信号処理部に伝えられる。これ
により、信号処理部は、起電力を生じた太陽電池と上記
スリットの相対位置関係をもとに、あらかじめ決められ
た信号処理を行い、太陽方向を検出する。すなわち、太
陽方向検出装置は一軸方向について、１８０度の視野角
で太陽方向を検出する。

【０００９】また、この発明の実施例２においては、直
交配置された一軸用太陽方向検出装置のそれぞれにおい
て、太陽光は、センサ部上面のスリットを通って、セン
サ部内底面あるいは内側面の太陽電池のいずれかに当た
り、それによって、当該太陽電池は起電力を生ずる。こ
れらの起電力は、受光信号として信号線を通り、それぞ
れの信号処理部に伝えられる。これにより、信号処理部
は、起電力を生じた太陽電池と上記スリットの相対位置
関係をもとに、あらかじめ決められた信号処理を行い、
それぞれ、太陽方向を検出する。すなわち、太陽方向検
出装置は、直交する二軸方向それぞれについて、１８０
度の視野角で太陽方向を検出する。

【００１０】

【実施例】

実施例１．次に図１を用いて、この発明の実施例１を説
明する。図１において、１〜１３およびＳ₁ 〜Ｓ₉ は、
図５、図６と同じものである。ＳＬ₁ 〜ＳＬ₅ 、および
ＳＲ₁ 〜ＳＲ₅ は、箱体によって構成したセンサ部２に
孔設したスリット３と平行な二つの内側面１４，１５に
それぞれ取付けた太陽電池である。なお、上記太陽電池
ＳＬ₁ 〜ＳＬ₅ 、およびＳＲ₁ 〜ＳＲ₅ は、太陽電池Ｓ
₁〜Ｓ₉ と同様にエンコーダ９につながっている。

【００１１】次に、このように構成されたこの発明の太
陽方向検出装置における太陽方向の検出方法を図２、図
３を用いて説明する。

【００１２】図２は、太陽光５が底面の太陽電池（ここ
では、単に符号Ｓで示してある）に照射された場合を説
明するための図であり、一方、図３は、太陽光５が側面
の太陽電池（ここでは、単に符号ＳＬで示してある）に
照射された場合を説明する図である。

【００１３】図２において、２，３，５，１４，１５
は、図１と同じものであり、Ｈは、図５と同じである。
１６は、スリット３を通り、底面と直角をなす破線であ
る。ｄ₁ は、太陽光５が照射された太陽電池Ｓと前記破
線１６との距離を示す。θ₁ は、スリット３を通る太陽
光５と前記破線１６のなす角度を示す。

【００１４】このように太陽光５が太陽電池Ｓに照射さ
れると、その太陽電池Ｓに起電力が発生する。そこで、
太陽電池Ｓに起電力が発生したことを検出すれば、前記
した距離ｄ₁ を求めることができる。また、あらかじめ
センサ部の高さＨは決まっているので、前記θ₁ は、式
（１）によって求めることができる。 θ₁ ＝ｔａｎ^-1（ｄ₁ ／Ｈ）・・・（１）

【００１５】上記した式（１）の演算を信号処理部７で
行ない、それによって太陽方向を求め、θ₁ の太陽方向
信号１３として、この信号を必要とする図示していない
制御回路等へ出力する。

【００１６】次に、太陽光５が側面の太陽電池に照射さ
れた場合について、図３を用いて説明する。図３におい
て、２，３，５，１４，１５，１６は、図２と同じもの
である。ｄ₂ は、太陽光５が照射された太陽電池ＳＬと
センサ部２の上面との距離を示す。Ｗは、前記破線１６
とスリット３に平行な内側面１４との距離を示し、θ₂
は、スリット３を通る太陽光５と破線１６のなす角度を
示す。

【００１７】図３のように太陽光５が内側面１４にあた
った場合、破線１６と内側面１４との距離Ｗはあらかじ
め決まっているので、起電力の発生した太陽電池ＳＬを
検出することによって得られる距離ｄ₂ を使って、破線
１６からのずれ角θ₂ は、式（２）で求めることができ
る。 θ₂ ＝ｔａｎ^-1（Ｗ／ｄ₂ ）・・・（２）

【００１８】上記した式（２）の演算を信号処理部７で
行ない、それによって太陽方向を求め、θ₂ の値を太陽
方向信号１３として、この信号を必要とする図示してい
ない制御回路等へ出力する。

【００１９】以上のようにして、一軸についての太陽方
向を視野角１８０度の範囲で検出することができる。

【００２０】実施例２．次に、図４を用いて、この発明
の実施例２を説明する。この実施例２は、２つの直交す
る軸（ここでは、仮にＸ軸、Ｙ軸として説明する。）
Ｘ，Ｙ軸の太陽方向を検出する場合の太陽方向検出装置
１の組合わせ構成を示すもので、以下に説明する。上記
図４において、１〜７、およびＬは、図５と同じもので
ある。

【００２１】図４において、Ｘ軸に対応するセンサ部２
Ｘと、Ｙ軸に対応するセンサ部２Ｙを直角をなすように
配置し、センサ部２Ｘ，２Ｙそれぞれの起電力を生じた
太陽電池の位置情報より、信号処理部７で前記式（１）
あるいは式（２）を用いて信号処理を行ない、Ｘ軸、Ｙ
軸の太陽方向を検出し、それらを前記太陽方向信号１３
として出力する。なお、個々のセンサ部２Ｘ，２Ｙおよ
び信号処理部７での動作は、前記図２、図３で説明した
のと同じである。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、この発明において
は、以下のような効果がある。

【００２３】実施例１においては、太陽電池をセンサ部
２の内底面と、スリット３に平行なセンサ部２の対向す
る二つの内側面との両方に配置した。それにより、セン
サ部２の内底面の長さＬを長くすることなく、つまり、
太陽方向検出装置の大きさは従来のままで、所定の軸に
対して、機械的な走査なしで、視野角１８０度の範囲に
わたって太陽を捕捉することを可能にするという効果が
ある。また、精度についても、視野角を広げるのにセン
サ部２の高さＨを低くする必要がないので、従来の通常
運用用太陽方向検出装置と同等な精度で太陽方向を検出
することを可能にするという副次的効果がある。

【００２４】さらに、二軸方向について太陽方向を検出
する際に、従来４つの一軸用太陽方向検出装置を搭載し
ていたが、この発明の実施例２によれば、各軸１つずつ
の一軸用太陽方向検出装置を搭載すればすむので、大き
さ、重量については、従来の二分の一程度にする効果が
ある。

【００２５】その上、実施例１と実施例２の双方におい
て、従来のように、太陽捕捉用と通常運用用の２種類の
太陽方向検出装置を切り換えて使わなくてすむので、ハ
ードウェア、ソフトウェアの両面での負担を減らすとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を説明する接続構成図であ
る。

【図２】実施例１において、太陽光がセンサ部の内底面
に照射された場合の太陽方向検出方法を説明する図であ
る。

【図３】実施例１において、太陽光がセンサ部のスリッ
トに平行な内側面に照射された場合の太陽方向検出方法
を説明する図である。

【図４】この発明の実施例２において、二つの直交する
軸について太陽方向を検出する場合の太陽方向検出装置
の組み合わせ構成を示す図である。

【図５】従来の太陽方向検出装置を示す図である。

【図６】従来の太陽方向検出装置の内部接続を示す図で
ある。

【符号の説明】

１太陽方向検出装置２センサ部３スリット４太陽５太陽光６信号線７信号処理部８受光信号９エンコーダ１０信号処理装置１１読み出し専用メモリ１２読み書きメモリ１３太陽方向信号１４センサ部上面に孔設したスリットと平行な内側面１５センサ部上面に孔設したスリットと平行な内側面１６センサ部底面と直角をなす破線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面に所定の幅のスリットを有する箱型
のセンサ部と、上記スリットを通って箱内に入射する太
陽光を検知し、起電力を発生するために、センサ部内底
面と前記スリットに平行なセンサ部内の対向する二側面
とにそれぞれ並設された複数の太陽電池と、上記した複
数の太陽電池のいずれかから発生した起電力を受光信号
として導入し、２進数に符号化するエンコーダ、所定の
太陽方向計算式の書かれた読み出し専用メモリ、上記太
陽方向計算式等を演算するためのメモリ領域を有する読
み書きメモリ、および上記エンコーダから受光した太陽
電池の位置情報を導入し、上記読み出し専用メモリに書
かれた所定の太陽方向計算式に従って、上記読み書きメ
モリのメモリ領域を使って信号処理する信号処理装置に
よって構成された信号処理部とで構成したことを特徴と
する太陽方向検出装置。
【請求項２】上記太陽方向検出装置を直交する二つの
軸それぞれに対応させて配置し、それぞれの軸の太陽方
向を、対応する上記太陽方向検出装置によって得るよう
に構成したことを特徴とする太陽方向検出装置。