JPS58194698A - 人工衛星の姿勢センサ - Google Patents
人工衛星の姿勢センサInfo
- Publication number
- JPS58194698A JPS58194698A JP57077856A JP7785682A JPS58194698A JP S58194698 A JPS58194698 A JP S58194698A JP 57077856 A JP57077856 A JP 57077856A JP 7785682 A JP7785682 A JP 7785682A JP S58194698 A JPS58194698 A JP S58194698A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detector
- attitude sensor
- attitude
- celestial body
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- 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.)
- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は人工衛星に搭載される姿勢センサに関するも
のである。
のである。
一般に人工衛星の姿勢は地球、太陽、恒星等の天体を基
準にして制御される。この姿勢制御のために天体の方向
を検出する姿勢センサが用いられる。従来のこの種セン
サとして第１図に示すものがあった。図において、（１
）は地球等の天体、（２）は天体（１）の中心方向を検
出する姿勢センサ、（３）は天体（１）の中心とセンサ
（２）の中心を結ぶ中心線、（４）は天体（１）からの
光を集光して儂を結ぶ光学系、（５）は光学系（４）の
光軸、（６）は光学系により得られる天体（１１の像、
（７ａ）、 （７ｂ）は像（６）を結ぶ面上で光軸
に対して対称に配置された２つの光電検出器、 （８
ａ）、（８ｂ）は検出器（７ａ）、 （７ｂ）の出力、
（９）は出力（８ａ）と（８ｂ）の差をとる差動アンプ
、ａ・は差動アンプ（９）の出力である。
準にして制御される。この姿勢制御のために天体の方向
を検出する姿勢センサが用いられる。従来のこの種セン
サとして第１図に示すものがあった。図において、（１
）は地球等の天体、（２）は天体（１）の中心方向を検
出する姿勢センサ、（３）は天体（１）の中心とセンサ
（２）の中心を結ぶ中心線、（４）は天体（１）からの
光を集光して儂を結ぶ光学系、（５）は光学系（４）の
光軸、（６）は光学系により得られる天体（１１の像、
（７ａ）、 （７ｂ）は像（６）を結ぶ面上で光軸
に対して対称に配置された２つの光電検出器、 （８
ａ）、（８ｂ）は検出器（７ａ）、 （７ｂ）の出力、
（９）は出力（８ａ）と（８ｂ）の差をとる差動アンプ
、ａ・は差動アンプ（９）の出力である。
次に動作を説明する。光学系（４）は天体（１）から光
を集光して像（６）を結ぶ。検出器（７Ｂ）、 （７ｂ
）Ｆｉその上に偉（６）が照射された面積に比例して電
圧を出力する。検出器（７ａ）、 （７ｂｌは中心線（
３）と光学軸（５）のなす角θがゼロのときに等しい電
圧を出力するように配置されており、θが変ると検出器
（７ａ）、 （７ｂ）に照射される＊ （６１の面積が
変ることにより、θに比例した差動アンプ出力輪が得ら
れる。このような姿勢センサ（２）を衛星に搭載するこ
とにより、姿勢制御の基準としての天体（１）の中心方
向が検出できる。なお第１図においては１対の検出器ｆ
７ａ）、 （７ｂ）を用いているが、さらに１対の検出
器（？ｃ）、 （７ｄｌを加えて２軸の姿勢を検出する
ことが可能である。
を集光して像（６）を結ぶ。検出器（７Ｂ）、 （７ｂ
）Ｆｉその上に偉（６）が照射された面積に比例して電
圧を出力する。検出器（７ａ）、 （７ｂｌは中心線（
３）と光学軸（５）のなす角θがゼロのときに等しい電
圧を出力するように配置されており、θが変ると検出器
（７ａ）、 （７ｂ）に照射される＊ （６１の面積が
変ることにより、θに比例した差動アンプ出力輪が得ら
れる。このような姿勢センサ（２）を衛星に搭載するこ
とにより、姿勢制御の基準としての天体（１）の中心方
向が検出できる。なお第１図においては１対の検出器ｆ
７ａ）、 （７ｂ）を用いているが、さらに１対の検出
器（？ｃ）、 （７ｄｌを加えて２軸の姿勢を検出する
ことが可能である。
第１図に示した従来の姿勢センサ（２）においては、第
２図に示すように検出器出力（８ａ）、 （８ｂ）ｔｉ
検出器（７ａ）、 （７ｂ）の長さｌに対応した姿勢角
αで飽和する。したがって差動アンプ出力αｅのリニア
もほぼαとなる。このリニア領域は姿勢誤差を読み取れ
る姿勢角検出範囲であり、姿勢センサ（２）を用いる姿
勢制御系にダンピングを与える領域ともなり、広い程良
い。このリニア領域を広くするためには検出器（７ａ）
、 （７ｂ）の長さｊを長くすればよいが、こうすると
ＩＪ ニア領域における姿勢誤差角θに対する差動アン
プ出力０Ｉの感ｉｔなわ−ちスケールファクタが減少す
る。その結果検出器（７ａ）、 （７ｂ）に固有のノイ
ズ等の影畳で姿勢検出精度が減少する。このように従来
の姿勢センサ（２）はリニアレンジを広げることと検出
精度を向上することの間に相反する条件が成立つという
欠点があった。
２図に示すように検出器出力（８ａ）、 （８ｂ）ｔｉ
検出器（７ａ）、 （７ｂ）の長さｌに対応した姿勢角
αで飽和する。したがって差動アンプ出力αｅのリニア
もほぼαとなる。このリニア領域は姿勢誤差を読み取れ
る姿勢角検出範囲であり、姿勢センサ（２）を用いる姿
勢制御系にダンピングを与える領域ともなり、広い程良
い。このリニア領域を広くするためには検出器（７ａ）
、 （７ｂ）の長さｊを長くすればよいが、こうすると
ＩＪ ニア領域における姿勢誤差角θに対する差動アン
プ出力０Ｉの感ｉｔなわ−ちスケールファクタが減少す
る。その結果検出器（７ａ）、 （７ｂ）に固有のノイ
ズ等の影畳で姿勢検出精度が減少する。このように従来
の姿勢センサ（２）はリニアレンジを広げることと検出
精度を向上することの間に相反する条件が成立つという
欠点があった。
第８図は従来の他の実施例を示す本ので視半径の小さい
恒星を天体ｆｌ）として検出するものである。（１）は
視半径の小さい恒星等の天体、（３）から（６）は第１
図と同じ、 ＋１１）は天体（１）が集点を結ぶ面上に
一面に配置された複数の素子で構成され、る光電検出器
、住３は検出器０１１の出力レベルを識別するスレッシ
ョルド検出器、α湯はスレッショルド検出器０の出力か
ら受光している検出器α０を決定する位置判別器であり
、 Ｑ４はこれらを用いた姿勢センサである。
恒星を天体ｆｌ）として検出するものである。（１）は
視半径の小さい恒星等の天体、（３）から（６）は第１
図と同じ、 ＋１１）は天体（１）が集点を結ぶ面上に
一面に配置された複数の素子で構成され、る光電検出器
、住３は検出器０１１の出力レベルを識別するスレッシ
ョルド検出器、α湯はスレッショルド検出器０の出力か
ら受光している検出器α０を決定する位置判別器であり
、 Ｑ４はこれらを用いた姿勢センサである。
次に動作を説明する。光学系（４）は天体頁１）からの
光を集光して像（６）を結ぶ。検出器αυのうち像（６
）を照射された素子は所定の電圧を出力して対
、゛（応するスレッショルド検出器ＩＪ２をオンにす
る。
光を集光して像（６）を結ぶ。検出器αυのうち像（６
）を照射された素子は所定の電圧を出力して対
、゛（応するスレッショルド検出器ＩＪ２をオンにす
る。
位置判別器α簿はオンになったスレッショルド検出器（
２）から像（６）の照射されている検出器ａ９を判別し
、予じめ判っている検出器（１００各素子の光学軸（５
）に対する位置関係から、中心線（３）と光学軸（５）
のなす角θを判別する。
２）から像（６）の照射されている検出器ａ９を判別し
、予じめ判っている検出器（１００各素子の光学軸（５
）に対する位置関係から、中心線（３）と光学軸（５）
のなす角θを判別する。
この姿勢センサＧ４においては、天体ｆｉｌＯ視半径が
恒星のように小さく姿勢角検出精度に対して無視できる
程度である限り、その検出精度は検出器０υの寸法を小
さくすることで可能であり、′また検出角範囲は検出器
の面積を増すことで可能である。したがって第１図で示
した従来のセンサ（２）のような精度と検出角範囲の間
の制約がないという特長を有する。しかしながら像（６
）が検出器αυの素子よりも大きい場合は、像（６）照
射されている複数の検出器αυの素子の間で像（６）の
部分との対応を識別しな゛いため、天体（１）の視半径
できまる像（６）の大きさ以上の精度を得ることかでき
ず、（−たがって地球のように大きな視半径を有する天
体（り（地球周回軌道では一般に９度〜６０度程度）で
は十分な精度が得られないという欠点があった。
恒星のように小さく姿勢角検出精度に対して無視できる
程度である限り、その検出精度は検出器０υの寸法を小
さくすることで可能であり、′また検出角範囲は検出器
の面積を増すことで可能である。したがって第１図で示
した従来のセンサ（２）のような精度と検出角範囲の間
の制約がないという特長を有する。しかしながら像（６
）が検出器αυの素子よりも大きい場合は、像（６）照
射されている複数の検出器αυの素子の間で像（６）の
部分との対応を識別しな゛いため、天体（１）の視半径
できまる像（６）の大きさ以上の精度を得ることかでき
ず、（−たがって地球のように大きな視半径を有する天
体（り（地球周回軌道では一般に９度〜６０度程度）で
は十分な精度が得られないという欠点があった。
この開明は第４図に示した従来の姿勢センサａ４の特長
を生かして精度と姿勢角検出範囲の間の制約を取除き、
１−かも大きな視半径を有する天体くりに対する姿勢を
その視半径にかかわらず精度よく検出する姿勢センサを
提供するものである。以下第４図を用いてこの発明の一
実施例を説明する。（１１，（３１から（６）、及び０
υ、０３は第８図と同じである。Ｏ→はスレッシボルド
検出器０３のうちオンになっているものから像（６）の
端部に位置する検出器ａυの素子を識別する端部識別器
、 （ＩＳは端部識別器ｔｉ９で識別された像（６）の
端部から中心線（３）の位置を検出する中心位置検出器
であり、αηはこれらを有する姿勢センサである。
を生かして精度と姿勢角検出範囲の間の制約を取除き、
１−かも大きな視半径を有する天体くりに対する姿勢を
その視半径にかかわらず精度よく検出する姿勢センサを
提供するものである。以下第４図を用いてこの発明の一
実施例を説明する。（１１，（３１から（６）、及び０
υ、０３は第８図と同じである。Ｏ→はスレッシボルド
検出器０３のうちオンになっているものから像（６）の
端部に位置する検出器ａυの素子を識別する端部識別器
、 （ＩＳは端部識別器ｔｉ９で識別された像（６）の
端部から中心線（３）の位置を検出する中心位置検出器
であり、αηはこれらを有する姿勢センサである。
次に動作を説明する。第８図に示した姿勢センサ０番と
同様に像（６）の照射された検出器（１υの素子は対応
するスレッショルド検出器＋１３をオンにする。端部識
別器ａ９は、スレッショルド検出器０りを所定の順序で
走査し１例えば格子状に配列された検出器αυの各素を
マ） ＩＪクス状に走査し、スレッショルド検出器ａｚ
の出力がオンからオフあるいはオフからオンに変る点を
端部に位置する検出器ａｌｌの素子として識別する。こ
のような走査は例えばクロックとゲート回路により端部
識別器でオン／オフ状態を識別する。スレッショルド検
出器を順次変えてゆき、オン／オフ状態が変るまでのク
ロック数をカウンタで計数することにより、検出器Ｏυ
の各素子の所定の配置から容易に実現できる。中心位置
検出器−は １一般に天体ｆｉ１の像（６）が球状であ
ることにより。
同様に像（６）の照射された検出器（１υの素子は対応
するスレッショルド検出器＋１３をオンにする。端部識
別器ａ９は、スレッショルド検出器０りを所定の順序で
走査し１例えば格子状に配列された検出器αυの各素を
マ） ＩＪクス状に走査し、スレッショルド検出器ａｚ
の出力がオンからオフあるいはオフからオンに変る点を
端部に位置する検出器ａｌｌの素子として識別する。こ
のような走査は例えばクロックとゲート回路により端部
識別器でオン／オフ状態を識別する。スレッショルド検
出器を順次変えてゆき、オン／オフ状態が変るまでのク
ロック数をカウンタで計数することにより、検出器Ｏυ
の各素子の所定の配置から容易に実現できる。中心位置
検出器−は １一般に天体ｆｉ１の像（６）が球状であ
ることにより。
第５図に示すように端部に位置する検出器の素子０εの
横方向の中点を結ぶ＃Ｈ＊と横方向の中点を結ぶ線■の
交点として求めることができる。
横方向の中点を結ぶ＃Ｈ＊と横方向の中点を結ぶ線■の
交点として求めることができる。
なお端部検出器α９は走査を用いなくてもスレッショ＃
）”検ｉ１［αりのスレッショルドレベル全２段階もう
けることでも実現できる。すなわち各スレッショルド検
出器Ｏ３に２段階のスレッショルドレベルを準備し、１
つのレベルは像Ｔ６１の照射されていない検出器０υの
出力より十分高くし、もう１つのレベルは像（６）が全
面に照射されている検出器ａυの出力より十分低くシ、
シかも前者は後者よりも十分低く設定する。
）”検ｉ１［αりのスレッショルドレベル全２段階もう
けることでも実現できる。すなわち各スレッショルド検
出器Ｏ３に２段階のスレッショルドレベルを準備し、１
つのレベルは像Ｔ６１の照射されていない検出器０υの
出力より十分高くし、もう１つのレベルは像（６）が全
面に照射されている検出器ａυの出力より十分低くシ、
シかも前者は後者よりも十分低く設定する。
このようにして、検出器ａυの各素子に像（６）が全く
照射していないか、あるいは部分的に照射しているか、
あるいけ全面に照射しているかを識別する。一般に像（
６）の端部に位置する検出器θυはその面積の一部が像
（６）により照射されるから、２つのスレッショルドレ
ベルの中間の出力を出す検出器Ｕυとして識別される。
照射していないか、あるいは部分的に照射しているか、
あるいけ全面に照射しているかを識別する。一般に像（
６）の端部に位置する検出器θυはその面積の一部が像
（６）により照射されるから、２つのスレッショルドレ
ベルの中間の出力を出す検出器Ｕυとして識別される。
このようにして像（６）の中心線（５）を検出できるが
、この検出精度は像（６）の大きさにしたがって天体（
１）の視半径によらず検出器αＢの素子の大きさを小さ
くすることにより向上でき、検出範囲は検出器０υの全
体を大きくすることにより精度を劣化することなく拡大
できる。
、この検出精度は像（６）の大きさにしたがって天体（
１）の視半径によらず検出器αＢの素子の大きさを小さ
くすることにより向上でき、検出範囲は検出器０υの全
体を大きくすることにより精度を劣化することなく拡大
できる。
以上のようにこの発明に係る姿勢センサ（ｔ７１では、
検出器αυの素子を多数配置することにより精度の向上
と検出範囲の拡大を同時に達成でき、天体（１）の像（
６）の端部全識別する端部識別器０１を用いることによ
シ視半径の大きな地球あるいは太陽のような天体＋１１
に対しても精度を向上させることができる。
検出器αυの素子を多数配置することにより精度の向上
と検出範囲の拡大を同時に達成でき、天体（１）の像（
６）の端部全識別する端部識別器０１を用いることによ
シ視半径の大きな地球あるいは太陽のような天体＋１１
に対しても精度を向上させることができる。
第１図は従来の姿勢センサの構成図、第２図はその動作
を示す図、第３図は従来の他の姿勢センサの構成図、第
４図はこの発明による姿勢センサの一実施例を示す構成
図、第５図はこの発明における中心位置検出の方法を説
明するための図である。 図中（１）は天体、（２１Ｆ′ｉ従来の姿勢センサ、（
３１は中心線、（４）は光学系、（５）は光学軸、（６
）Ｖｉ天体の像、（７）は光電検出器、（８）は検出器
出力、（９）は差動アンプ、 Ｕｌｄ差動アンプ出力、
ａｌｌは一面に素子を配列した光電検出器、ａ湯はスレ
ッショルド検出器、 （１３は位置判別器、α４は従来
の他の姿勢センサ、 Ｑｌは端部識別器、 ｔｉＧは中
心位置検出器、０ηはこの発明による姿勢センサ、 ａ
Ｓは端部に位置する検出器の素子、 ａＸは横方向の中
点を結ぶ線、（至）はたて方向の中点を結ぶ線である。 なお図中同一あるいは相当部分に社同−符号を付して示
しである。 代理人 葛 野 信 − 第１図 ’ｌｂ 第２図
を示す図、第３図は従来の他の姿勢センサの構成図、第
４図はこの発明による姿勢センサの一実施例を示す構成
図、第５図はこの発明における中心位置検出の方法を説
明するための図である。 図中（１）は天体、（２１Ｆ′ｉ従来の姿勢センサ、（
３１は中心線、（４）は光学系、（５）は光学軸、（６
）Ｖｉ天体の像、（７）は光電検出器、（８）は検出器
出力、（９）は差動アンプ、 Ｕｌｄ差動アンプ出力、
ａｌｌは一面に素子を配列した光電検出器、ａ湯はスレ
ッショルド検出器、 （１３は位置判別器、α４は従来
の他の姿勢センサ、 Ｑｌは端部識別器、 ｔｉＧは中
心位置検出器、０ηはこの発明による姿勢センサ、 ａ
Ｓは端部に位置する検出器の素子、 ａＸは横方向の中
点を結ぶ線、（至）はたて方向の中点を結ぶ線である。 なお図中同一あるいは相当部分に社同−符号を付して示
しである。 代理人 葛 野 信 − 第１図 ’ｌｂ 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 人工衛星に搭載され、所定の天体に対する人工衛星の姿
勢を検出する々勢センサにおいて。 天体からの光を集光する光学系と１面状に複数の光電素
子を並べ、その光電素子によって上記光学系によって天
体の儂を形成する光電検出手段と、上記複数の光電素子
それぞれにつながる複数のスレッショルド検出器と、上
記複数のスレッショルド検出器につながり、天体の端部
に対応する光電素子を識別する端部識別器と、上記識別
器につながり天体の中心位置を検出する中心位置検出器
とを備えたことを特徴とする人工衛星の姿勢センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57077856A JPS58194698A (ja) | 1982-05-10 | 1982-05-10 | 人工衛星の姿勢センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57077856A JPS58194698A (ja) | 1982-05-10 | 1982-05-10 | 人工衛星の姿勢センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58194698A true JPS58194698A (ja) | 1983-11-12 |
Family
ID=13645701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57077856A Pending JPS58194698A (ja) | 1982-05-10 | 1982-05-10 | 人工衛星の姿勢センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58194698A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60229900A (ja) * | 1984-03-31 | 1985-11-15 | メツセルシユミツト‐ベルコウ‐ブローム・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング | 位置調節システムのための星および太陽センサ |
-
1982
- 1982-05-10 JP JP57077856A patent/JPS58194698A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60229900A (ja) * | 1984-03-31 | 1985-11-15 | メツセルシユミツト‐ベルコウ‐ブローム・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング | 位置調節システムのための星および太陽センサ |
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