KR20050057755A

KR20050057755A - Theodolite

Info

Publication number: KR20050057755A
Application number: KR1020030089924A
Authority: KR
Inventors: 윤용식; 박홍철; 손영선; 최석원
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2003-12-11
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2005-06-16
Also published as: KR100533439B1

Abstract

본 발명은 2대 이상의 데오도라이트를 사용한 위성체 얼라인먼트의 측정이 가능하도록 하는 것으로, 더욱 상세하게는 우주 궤도에서 위성체의 자세제어 센서 및 탑재 센서(카메라, 통신, 방송용 안테나 및 해양 기상 센서 등)가 상호간의 위치 좌표 정보를 가지고 위성체 자체의 자세제어를 하면서 지구상에 목표로 하는 지점에 대한 사진을 찍거나 통신 방송 중계 등을 할 수 있도록 지상에서 각 센서의 위치 좌표를 측정하기 위한 데오도라이트를 이용한 위성체 얼라인먼트 측정 및 3차원 좌표 계산 방법에 관한 것이다.The present invention enables the measurement of satellite alignment using two or more deodorites. More specifically, the attitude control sensor and the mounted sensor (camera, communication, broadcasting antenna and marine weather sensor, etc.) of the satellite in space orbit are Deodorite is used to measure the position coordinates of each sensor on the ground so as to control the attitude of the satellite itself with the position coordinate information of each other and to take a picture of the target point on the earth or to carry out communication broadcasting. It relates to a satellite alignment measurement and a three-dimensional coordinate calculation method.

본 발명은 기준 입방 면경(3)의 두 방향에 높이를 맞추어 데오도라이트(T1, T2)를 설치하고 상기 데오도라이트(T2)를 면경(2)에 맞추어진 데오도라이트(T3)와 서로 마주보도록 하는 과정과, 기준 입방 면경(3)와 데오도라이트(T1, T2)를 오토콜리메이션하는 과정과, 데오도라이트(T3)와 마주보는 데오도라이트(T2)의 수평각을 0°나 180°로 입력하는 과정과, 데오도라이트(T2, T3)를 오토콜리메이션하고 데오도라이트(T2)에서의 수평각과 수직각을 기록하여 센서의 수평각과 수직각을 얻는 과정을 포함함을 특징으로 하는 것이다.The present invention is installed in the deodorite (T1, T2) by adjusting the height in two directions of the reference cubic diameter (3) and the deodorite (T2) and the deodorite (T3) fitted to the diameter (2) Face to face, autocollimate the reference cubic diameter (3) and deodorite (T1, T2), and the horizontal angle of the deodorite (T2) facing the deodorant (T3) is 0 °. Inputting at 180 ° and autocollitating the deodorite (T2, T3) and recording the horizontal and vertical angles at the deodorite (T2) to obtain the sensor's horizontal and vertical angles. It is to be done.

Description

Satellite alignment measurement and three-dimensional coordinate calculation method using deodorite {Theodolite}

인공위성은 지구주위를 궤도비행 하면서 지상의 지시에 따라 자체적으로 자세 제어 뿐만 아니라 특정의 임무를 수행 할 수 있도록 운용된다. Satellites are orbiting around the earth, allowing them to perform specific tasks as well as control their attitude according to ground instructions.

또한 위성체는 우주 궤도상에서 계획된 수명기간 동안 고장이나 파손 없이 계획된 임무를 수행해야 하는데 항공기나 원자력 발전소 등은 시작품 등을 통하여 고장이나 보수가 충분히 가능한 일이지만, 인공위성의 경우 일단 우주궤도에 진입하게 되면 위성체 수리가 거의 불가능한 일이 된다. In addition, satellites must perform their planned missions without failure or damage during their intended life on space orbits. Aircrafts and nuclear power plants are capable of failure or repair through prototypes, but in the case of satellites, once satellites enter orbit, Repair is almost impossible.

따라서 인공위성이 로켓에 의해 우주 궤도에 진입하기 전에 지상에서 엄격하게 인공위성을 조립하고 각종 시험을 수행하게 되며, 이러한 위성체의 조립 및 시험 과정 중 하나가 위성체 정렬 측정이다. Therefore, before the satellite enters the space orbit by the rocket, the satellite is strictly assembled on the ground and various tests are performed. One of the processes of assembling and testing satellites is satellite alignment measurement.

인공위성이 우주궤도상에서 성공적인 임무를 수행하기 위해서는 정밀하고 정확한 정렬 측정이 요구되며, 위성체에 설정된 좌표계에서 방향좌표가 요구되는 자세제어 및 탑재체용 부분품들에 대한 측정 허용오차는 0.1°~ 0.7°(decimal degree)이다. In order to successfully perform missions on space orbits, precise and accurate alignment measurements are required, and measurement tolerances for attitude control and payload components requiring orientation coordinates in the coordinate system set in the satellite are 0.1 ° to 0.7 ° (decimal). degree).

즉 위성체 정렬 측정은 위성체에 탑재되는 주요 자세제어센서 및 장치와 3차원 정밀 카메라 등의 탑재 센서를 위성체에 설치된 기준 입방 면경(reference cubic mirror)을 기준으로 했을 때 요구하는 방향좌표의 허용오차 이내로 조립이 되었는지 여부를 확인하는 것이다. That is, the satellite alignment measurement is assembled within the tolerance of the direction coordinates required when the main attitude control sensors and devices mounted on the satellites and the sensors mounted on the 3D precision camera are based on the reference cubic mirror installed on the satellites. Is to check whether this is done.

또한 정렬된 상태에서의 위성체 좌표계의 정확한 방향좌표를 측정하여 지상에 위치한 위성체 관제부에서 위성체의 자세제어 등에 사용하도록 제공하게 된다. In addition, by measuring the exact direction coordinates of the satellite coordinate system in the aligned state to provide for use in the attitude control of the satellite in the satellite control unit located on the ground.

종래 위성체 얼라인먼트 시스템 및 측정방법은 국내 발명특허 제0298650호에 개시된 바와 같이 위성체 얼라인먼트의 정밀 측정을 위해서 데오도라이트, 회전 테이블, 방진대 및 데이터 처리 시스템 등을 구성하여 수행하고 있다.Conventional satellite body alignment system and measurement method is performed by configuring a deodorite, a rotary table, a vibration stand, and a data processing system for precise measurement of satellite alignment, as disclosed in Korean Invention Patent No. 0298650.

그러나 이러한 종래의 측정방법은 자세제어 및 탑재체용 부분품을 위성체에 정확하게 정렬시킬 수 없었으며, 정밀한 방향좌표 측정값을 알지 못하여 위성체의 자세제어를 어렵게 하고, 탑재체의 임무 수행능력을 향상시키는 데 한계가 있었다.However, these conventional measuring methods could not accurately align the attitude control and payload components to the satellites, and it is difficult to control the attitude of the satellites without knowing the precise direction coordinates, and the limitation of improving the performance of the payload mission is limited. there was.

이에 본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소시키 위하여 안출된 것으로 자동시준(autocollimation)에 의한 위성체 정렬 측정 이론에 대하여 기술하고 데오도라이트를 사용하여 위성체 정렬을 측정할 수 있는 측정 방법 및 측정 데이타의 3차원 좌표 계산 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned shortcomings. The present invention describes the theory of satellite alignment measurement by autocollimation, and the measurement method and measurement data capable of measuring satellite alignment using deodorite. It is to provide a method of calculating the dimensional coordinates.

본 발명은 2대 이상의 데오도라이트를 사용하여 위성체 얼라인먼트의 측정기술을 제공하는 것이다. The present invention provides a technique for measuring satellite alignment using two or more deodorites.

본 발명은 위성체의 정렬 측정 작업을 통하여 자세제어 및 탑재체용 부분품을 위성체에 정확하게 정렬시킬 수 있도록 하는 것이다.According to the present invention, the attitude control and payload parts can be accurately aligned with the satellite through the alignment measurement of the satellite.

본 발명은 정밀한 방향좌표 측정값을 제공하여 효과적인 위성체의 자세제어가 가능하며 탑재체의 임무 수행능력을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.The present invention is to provide an accurate measurement of the direction coordinates to enable effective attitude control of the satellite and to improve the performance of the payload.

본 발명은 정렬 측정 방법을 이용하여 항공기의 자동 항법 시스템의 정렬 측정, 유도 무기나 로켓의 자세제어 및 자동 항법 시스템의 정렬 측정에 이용할 수 있도록 하는 것이다.The present invention is to be used for the alignment measurement of the automatic navigation system of the aircraft, the attitude control of guided weapons or rockets and the alignment measurement of the automatic navigation system using the alignment measurement method.

데오도라이트(20)는 수평각(horizontal angle) 및 수직각(vertical angle)을 측정하는 장비이다.Theodolite 20 is a device for measuring the horizontal angle (vertical angle) and vertical angle (vertical angle).

일반적으로 데오도라이트(20)는 건축 및 토목 분야의 측지·측량에서 많이 사용하고 있는 범용 데오도라이트로 알려져 있다. In general, the deodorite 20 is known as a general-purpose deodorite which is widely used in geodetic and surveying in the field of construction and civil engineering.

그러나, 비접촉식 측정의 고정밀도의 요구에 따라 보다 정밀한 데오도라이트가 개발되어 사용되고 있다. However, more precise deodorite has been developed and used in accordance with the demand for high accuracy of non-contact measurement.

위성체의 정렬에 사용되고 있는 데오도라이트(20)는 도 1 에서와 같이 광원을 발생할 수 있고 최소한 1"(decimal degree second)의 분해능(resolution)을 가지고 있는 데오도라이트를 사용하여야 한다. The deodorite 20 used for the alignment of satellites should use a deodorite capable of generating a light source and having a resolution of at least 1 "(decimal degree second) as shown in FIG.

방향좌표 측정에서 필수장비인 데오도라이트는 망원경이면서 수직 축(vertical axis)을 기준으로 하여 수평각을 측정하며 수평 축(horizontal axis)을 기준으로 하여 수직각을 측정할 수 있게 되어 있다. Deodorite, an essential equipment for directional coordinate measurement, is a telescope that measures horizontal angle with respect to the vertical axis and vertical angle with respect to the horizontal axis.

데오도라이트의 높이 조절기(tilting screw)를 조정하면 데오도라이트의 수직 축이 중력의 반대방향이 되며 이것이 수직각의 영점기준이 되고 수평각의 영점은 사용자 임의로 정의할 수 있도록 되어 있다. By adjusting the tilting screw of the deodorite, the vertical axis of the deodorite becomes the opposite direction of gravity, which is the zero point of the vertical angle and the zero of the horizontal angle can be defined by the user.

데오도라이트의 좌표계는 도 2 와 같이 직각 좌표계가 사용되어 X축은 데오도라이트의 수평 원판 위에 영점을 통하여 설정되고, Y 축은 수평 원판의 X축에 직각인 방향을 통하여 설정되며, Z 축은 오른손 법칙에 따라 다른 2 개의 축과 수직인 것으로 설정되어 운용된다. The coordinate system of the deodorite is a Cartesian coordinate system as shown in FIG. 2 so that the X axis is set through the zero point on the horizontal disc of the deodorite, the Y axis is set through the direction perpendicular to the X axis of the horizontal disc, and the Z axis is the right hand rule. It is set to operate perpendicular to the other two axes.

이때 데오도라이트의 원점이 측정의 중심이 되며, 이 좌표계를 이용하여 데오도라이트는 수직각이 측정되는 틸팅 축(Tilting axis)과 수평각이 측정되는 스탠딩 축(Standing axis)의 2개의 회전축을 갖게 된다. At this time, the origin of the deodorite becomes the center of measurement. Using this coordinate system, the deodorite has two axes of rotation, a tilting axis in which the vertical angle is measured and a standing axis in which the horizontal angle is measured. do.

광학 장비를 이용하여 시준(collimation)을 한다는 것은 렌즈나 광선을 평행하게 하는 것을 의미한다. Collimation using optical equipment means that the lenses or rays are parallel.

즉 시준은 측정 면경(measurement mirror)에 광선을 90°로 평행하게 맞추어 빛이 자체의 경로를 따라 반사되도록 하는 것이다.In other words, collimating a beam by 90 ° parallel to the measurement mirror so that light is reflected along its path.

그리고 자동시준은 광학적으로 반사율이 λ/4 이상인 면경에 망원렌즈를 무한대로 초점을 맞추어 빛이 자체의 경로를 따라 반사되도록 하는 일련의 과정이다.Auto-collimation is a series of processes that focus the telephoto lens indefinitely to an optical mirror whose reflectance is λ / 4 or more, so that light is reflected along its path.

망원렌즈부의 초점면에 위치한 광원으로부터 만들어진 십자선은 대안렌즈부에서 방사되어 도 3, 4 와 같이 평행 광선으로 목표물까지 전달된다. The crosshairs made from the light source located on the focal plane of the telephoto lens portion are radiated from the alternative lens portion and transmitted to the target in parallel rays as shown in FIGS. 3 and 4.

도 3 은 면경의 면에 90°인 평행 광이 십자선에 반사된 형상과 일치하는 것을 나타내고 있고, 도 4 는 면경이 각 δ 만큼 기울어져 있어 반사광이 2δ 만큼 십자선과 반사된 형상이 일치하지 않는 것을 나타내고 있다.FIG. 3 shows that the parallel light at 90 ° to the plane of the plane mirror coincides with the shape reflected by the crosshairs, and FIG. 4 shows that the plane mirror is inclined by an angle δ so that the reflected light does not coincide with the crosshair by 2δ. It is shown.

도 5 에서는 면경에서의 입사각 α 및 반사각 β의 관계를 나타내고 있고, 면경이 수직인 경우에 반사 입사각과 반사각이 0이 된다. In Fig. 5, the relationship between the incident angle α and the reflection angle β in the surface mirror is shown, and the reflection incident angle and the reflection angle become zero when the surface mirror is vertical.

이와 같이 데오도라이트의 입사선을 측정 대상에 부착된 거울면의 수직선에 일치시켜 반사되도록 하면 데오도라이트는 거울면(mirror surface)의 수직선상에 놓이게 되며 그 수직선의 수평각 및 수직각을 측정할 수 있다.In this way, if the incident line of the deodorite is reflected by matching the vertical line of the mirror surface attached to the measurement object, the deodorite is placed on the vertical line of the mirror surface, and the horizontal and vertical angles of the vertical line can be measured. Can be.

위성체 정렬이 요구되는 센서 및 장치에는 반사율이 최소한 λ/4인 면경(mirror) 혹은 입방 면경(cubic mirror)이 설치된다. Sensors and devices that require satellite alignment are equipped with a mirror or cubic mirror with a reflectance of at least λ / 4.

보통 1차원 혹은 2차원 운동을 하는 자세 제어 장치의 경우 면경을 사용하고, 3차원 운동을 하는 장치의 경우 입방 면경을 정렬용 타겟(target)으로 사용하거나, 도 6 의 사진과 같이 면경(10, 11)을 두 개 방향에 대하여 설치한다. In general, in the case of a posture control device that performs one-dimensional or two-dimensional motion, a mirror is used, and in the case of a device that performs three-dimensional motion, a cubic mirror is used as an alignment target, or as shown in the photograph of FIG. 11) are installed in two directions.

그러나 3차원 운동을 하는 자세제어용 센서 및 장치의 경우에 자체의 특성상 입방면경의 설치가 어려운 경우에는 브라켓(bracket) 등에 면경을 설치하여 정렬 측정을 하기도 한다.However, in the case of the posture control sensor and the device which performs the three-dimensional motion, if the installation of the cubic mirror is difficult due to its own characteristics, the surface mirror may be installed in a bracket or the like to measure alignment.

위성체 평판 위에 툴링 볼(13, tooling ball)을 설치하여 도 7 에 도시한 사진과 같이 데오도라이트로 확인하면서 평판(12)이 수평이 되도록 위성체 조립용 보조 장비의 높낮이를 조절하여 위성체가 수평이 되도록 한다. A tooling ball 13 is installed on the satellite flat plate to check the deodorite as shown in the photograph shown in FIG. Be sure to

다음에 위성체 정렬 측정을 위한 자동시준을 수행하기 위하여 데오도라이트의 수직 방향이 지구 중력 반대방향을 향하므로 위성체의 +Z축 방향이 데오도라이트의 +Z축 방향과 동일하도록 위치시킨 상태에서 정렬이 요구되는 각 탑재 센서 등에 대한 3차원 방향좌표 측정을 수행한다. Next, in order to perform auto-collimation for satellite alignment measurement, the vertical direction of the deodorite faces away from the earth's gravity, so that the alignment of the satellite with the + Z axis is the same as that of the deodorite. Three-dimensional directional coordinate measurements are performed for each of the required mounted sensors and the like.

그리고 데오도라이트를 위성체 X축 방향을 향하도록 하여 그 수평 값을 0°또는 180°로 설정함으로써 위성체에 정의된 3차원 직각좌표계를 데오도라이트와 동일하게 적용되도록 하였다. Then, the deodorite is directed toward the satellite X-axis, and its horizontal value is set to 0 ° or 180 ° so that the three-dimensional rectangular coordinate system defined in the satellite is applied in the same way as the deodorite.

위성체의 정렬 측정 기준은 위성체 설계시 결정되는 기준 입방 면경이 된다. The alignment criterion for the satellite is the reference cubic diameter determined when the satellite is designed.

즉 정렬 측정으로 얻어지는 각 센서 및 장치의 수평각 및 수직각은 기준 입방 면경을 기준으로 하는 상대 각도가 되는 것이다. In other words, the horizontal and vertical angles of the sensors and devices obtained by the alignment measurement are relative angles based on the reference cubic diameter.

따라서 위성체 정렬 측정을 위한 데오도라이트는 기준 면경의 방향에 각 한대씩 위치되어야 하고, 측정하고자하는 센서 및 장치의 1 혹은 2 방향에 각각의 데오도라이트가 위치되도록 하여야 한다. Therefore, the theodolites for the satellite alignment measurement should be positioned one by one in the direction of the reference plane mirror, and each deodorite should be positioned in one or two directions of the sensor and the device to be measured.

위성체 정렬 측정은 도 8 에 도시한 바와 같이 기준 입방 면경(3)에 각 두 방향에 맞추어진 두 대의 데오도라이트(T1, T2)를 기준 입방 면경과 자동시준이 가능한 위치에서 데오도라이트의 수평 및 수직 조정 작업을 수행하였다. The satellite alignment measurement is performed by measuring two deodorites T1 and T2 aligned in two directions to the reference cubic mirror 3 in the horizontal position of the deodorite at a position where automatic collimation with the reference cubic mirror is possible. And vertical adjustment work.

또한 나머지 데오도라이트(T3)도 T2와 측정하고자 하는 센서 및 장치의 면경(2)에 대하여 자동시준이 가능한 위치에서 데오도라이트의 수평과 수직 조정 작업을 완료하였다. In addition, the rest of the deodorite (T3) also completed the horizontal and vertical adjustment of the deodorite in the position where automatic collimation is possible with respect to T2 and the surface diameter (2) of the sensor and the device to be measured.

다음에 데오도라이트(T1과 T2)를 기준 입방 면경의 각 대응되는 면경(2)과 자동시준을 하였다. The deodorites (T1 and T2) were then subjected to automatic collimation with the corresponding mirror diameters 2 of the reference cubic mirror diameters.

그리고 T3와 마주보게 되는 기준 입방 면경(3)에 자동시준된 데오도라이트(T2)의 수평각을 0°나 180°로 입력하였다. And the horizontal angle of the deodorite (T2) auto-collimated to the reference cubic mirror (3) facing the T3 was input to 0 ° or 180 °.

이때 수직각은 데오도라이트와 기준 입방 면경(3) 사이의 자동시준으로 좌표계가 단일화되어 자동적으로 90°가 된다. At this time, the vertical angle is automatically collimated between the deodorite and the reference cubic mirror 3 so that the coordinate system is unified and automatically becomes 90 °.

다음에 T2와 T3을 자동시준 하여 T2에서의 수평각과 수직각을 구하였다. Next, T2 and T3 were autocollimated to find the horizontal and vertical angles at T2.

여기서 T2의 수평각과 수직각의 측정값을 T3에 입력함으로써 처음 수평각을 0°나 180°로 입력한 기준 입방 면경의 좌표를 T2를 통하여 그대로 T3에 전달하도록 하였다. Here, by inputting the measured values of the horizontal angle and the vertical angle of T2 to T3, the coordinates of the reference cubic diameter, which first input the horizontal angle of 0 ° or 180 °, are transmitted to T3 as it is.

그리고 T3을 센서 및 장치의 면경에 자동시준 하였다. 이때 T3에서 측정되는 수평각과 수직각이 센서 및 장치의 수평각과 수직각이 된다. T3 was automatically collimated to the diameter of the sensor and device. At this time, the horizontal angle and the vertical angle measured at T3 become the horizontal angle and the vertical angle of the sensor and the device.

또한 이때의 각도가 360°이상이 되는 경우 -360°를 하여 얻어진 값이 센서의 최종 수평각과 수직각이 된다.In addition, when the angle at this time becomes more than 360 °, the value obtained by doing -360 ° becomes the final horizontal angle and the vertical angle of the sensor.

위성체 기계 조립이 완료된 후 위성체에 설치된 자세제어 센서 및 장치의 정렬 측정을 도 9 와 같이 수행하였다. After the assembly of the satellite body was completed, alignment measurement of the attitude control sensor and the device installed in the satellite was performed as shown in FIG. 9.

그리고 위성체 밑면에 설치된 추진체의 이중 추력기 모듈(Dual thruster module)의 정렬 측정을 도 10 과 같이 수행하였다. And the alignment measurement of the dual thruster module (Dual thruster module) of the propellant installed on the bottom of the satellite was performed as shown in FIG.

위성체를 90°회전시킨 상태에서 4개의 조정 족을 사용하여 수평을 조정하였고, 3차원 방향 좌표 측정을 위해 데오도라이트를 배치시켜 정렬 측정을 수행하였다. Horizontal adjustment was performed using four adjustment groups while the satellites were rotated by 90 °, and alignment measurements were performed by arranging theodolites for measuring three-dimensional directions.

앞의 측정방법에서 설명한 바와 같이 위성체에 탑재된 자세제어 센서 및 장치에 대한 정렬 측정을 수행하였다. As described in the previous measurement method, alignment measurements of the attitude control sensors and devices mounted on the satellite were performed.

도 11 에는 정밀 태양센서(FSSA), 반작용 휠(RWA) 및 이중 추력기 모듈(DTM)에 대한 측정 결과를 나타내고 있다. 11 shows measurement results for the precision solar sensor (FSSA), reaction wheel (RWA) and dual thruster module (DTM).

도 11 에서 센서 및 장치 명칭 뒤의 숫자는 설치된 개수를 나타내고 있다. 자이로의 경우 정렬 타켓을 입방 면경으로 사용하여 ｘ, ｙ의 두 방향에 대하여 측정한 것을 나타내고, 다른 센서 및 장치는 면경을 사용하여 측정한 결과를 나타내고 있다. In FIG. 11, the number after the sensor and the device name indicates the installed number. In the case of the gyro, the alignment target was used as a cubic mirror, and the measurement was performed in two directions of X and Y, and the other sensors and apparatuses showed the results measured using the mirror.

각 센서 및 장치는 위성체 설계 시 요구되는 정렬 값이 설계되고, 장비의 특성 및 위성체 구조 변형률 등을 고려하여 허용오차 보다 큰 경우에는 앞에서 설명한 측정 각의 좌표 변환과 같이, 측정값의 좌표 변환을 통하여 심 작업을 한 후 재 측정 과정을 반복하였다. For each sensor and device, if the alignment value required for satellite design is designed and it is larger than the allowance in consideration of the characteristics of the equipment and the structure of the satellite structure, the sensor is converted to the coordinates of the measured value. After the shim operation, the re-measurement process was repeated.

도 11 의 측정값은 이러한 심 작업을 완료한 최종 값을 나타내고 있다. 최종 정렬 측정값이 설계 허용 오차(tolerance)의 범위에 모두 만족한 결과를 나타내고 있다. The measured value of FIG. 11 has shown the final value which completed this shim operation. The final alignment measurements show that all of the design tolerances are satisfied.

그러나 이중 추력기 모듈의 경우 측정 오차 범위가 수평각의 경우 -0.5740 ~ +0.2880, 수직각의 경우 -0.0860 ~ +0.0770로 설계오차 범위에 근접한 값을 나타내고 있다. However, the measurement error range for the double thruster module is -0.5740 to +0.2880 for the horizontal angle and -0.0860 to +0.0770 for the vertical angle, which is close to the design error range.

데오도라이트를 임의의 거울 면에 대해 자동시준 하여 거울 면의 수직벡터에 대한 극좌표 값을 구하고 이를 직각좌표계로 변환하면 그 수직벡터에 대한 단위벡터 값도 구할 수 있다. The deodorite can be automatically collimated on any mirror plane to obtain the polar coordinates of the vertical vector of the mirror plane and converted to the rectangular coordinate system to obtain the unit vector value of the vertical vector.

위 과정을 통하여 얻어진 수평각(AH) 및 수직각(AV)은 센서의 심(Shim) 작업을 위하여 3차원 좌표(ｘ, ｙ, ｚ) 값으로 다음과 같이 변환하여야 한다.The horizontal angle (AH) and vertical angle (AV) obtained through the above process should be converted into three-dimensional coordinates (ｘ, ｙ, ｚ) as follows for the Shim operation of the sensor.

ｘ= sin(AV)X cos(AH)ｘ = sin (AV) X cos (AH)

ｙ= sin(AV)X{-sin(AH)}ｙ = sin (AV) X {-sin (AH)}

ｚ= cos(AV)ｚ = cos (AV)

도 5 에서 측정되는 수평각 및 수직각은 센서 및 장치의 심(shim) 작업을 위하여 상기의 식과 같이 코사인 법칙에 의하여 3차원 좌표 (x, y, z) 값으로 변환하여 사용된다. The horizontal and vertical angles measured in FIG. 5 are converted to three-dimensional coordinates (x, y, z) by cosine law as described above for the shim of the sensor and the device.

정렬 측정 센서 및 장치의 정렬 측정값이 허용오차를 벗어나게 되면 부수적인 심 조정 작업을 수행한 뒤 재 측정하여야 한다. Alignment Measurements If the alignment measurements of sensors and devices are out of tolerance, additional seam adjustments must be made and re-measured.

일반적인 위성체 자세제어 센서 및 장치의 경우 정렬 측정값의 허용 오차는 0.1°~ 0.7°사이가 되며 초기 측정에서 허용오차를 벗어나면 해당 센서 및 장치와 위성체 사이의 체결부위에 20~100㎛의 얇은 심을 사용하여 조정 작업을 수행한 후 재 측정하여 허용 오차 이내에 있는지를 확인하여야 한다. In the case of general satellite attitude control sensors and devices, the tolerance of alignment measurements is between 0.1 ° and 0.7 °. If the tolerance is out of the initial measurement, a thin seam of 20-100 μm is applied to the joint between the sensor and the device. After the adjustment has been carried out, it should be remeasured to ensure that it is within tolerance.

본 발명은 자동시준(autocollimation)에 의한 위성체 정렬 측정 이론에 대하여 기술하고 데오도라이트를 사용하여 위성체 정렬을 측정할 수 있는 측정 방법 및 측정 데이타의 3차원 좌표 계산 방법을 제공할 수 있는 것이다.The present invention describes the theory of satellite alignment measurement by autocollimation and can provide a measurement method capable of measuring satellite alignment using deodorite and a three-dimensional coordinate calculation method of measurement data.

본 발명은 2대 이상의 데오도라이트를 사용하여 위성체 얼라인먼트의 측정기술을 제공할 수 있는 것이다. The present invention can provide a technology for measuring satellite alignment using two or more deodorites.

본 발명은 위성체의 정렬 측정 작업을 통하여 자세제어 및 탑재체용 부분품을 위성체에 정확하게 정렬시킬 수 있도록 하는 것이다. According to the present invention, the attitude control and payload parts can be accurately aligned with the satellite through the alignment measurement of the satellite.

본 발명은 정밀한 방향좌표 측정값을 알게 됨으로써 보다 효과적인 위성체의 자세제어가 가능하며 탑재체의 임무 수행능력 또한 향상될 수 있도록 하는 것이다. The present invention is to be able to control the attitude of the satellite more effectively by knowing the precise directional coordinate measurement value and to improve the mission performance of the payload.

본 발명은 이러한 정렬 측정 방법을 이용하여 항공기의 자동 항법 시스템의 정렬 측정, 유도 무기나 로켓의 자세제어 및 자동 항법 시스템의 정렬 측정에 이용할 수 있으며 정렬 측정값을 사용하여 보다 정밀한 자세 제어를 함으로써 성능 향상이 가능 하도록 하는 것이다.The present invention can be used for the alignment measurement of the automatic navigation system of the aircraft, the attitude control of the guided weapons or rockets, and the alignment measurement of the automatic navigation system by using the alignment measurement method. To improve.

본 발명은 데오도라이트를 이용한 위성체 정렬 측정은 3대에서 4 대의 데오도라이트와 위성체 조립용 보조 장비만을 이용한 측정 방법으로 위성체 정렬을 간단하게 측정하여 정렬을 조정할 수 있도록 하는 것이다.According to the present invention, the satellite alignment measurement using the deodorite is a measurement method using only three to four theodolites and auxiliary equipment for assembling the satellite, so that the alignment can be easily adjusted by measuring the satellite alignment.

도 1 은 본 발명의 데오도라이트에 대한 평면도1 is a plan view of the deodorite of the present invention

도 2 는 본 발명의 데오도라이트를 이용한 직각좌표계의 각축에 대한 설정상태도Figure 2 is a state diagram for each axis of the rectangular coordinate system using the deodorite of the present invention

도 3 은 본 발명의 자동시준에 대한 면경의 면에 90°인 평행 광이 십자 선에 반사된 형상과 일치함을 나타낸 상태도Figure 3 is a state diagram showing that the parallel light at 90 ° to the plane of the mirror bore for the autocollimation of the present invention coincides with the shape reflected on the cross

도 4 는 본 발명의 자동시준에 대한 면경이 각 δ 만큼 기울어져 있어 반사광이 2δ 만큼 십자선과 반사된 형상이 일치하지 않는 것을 나타낸 상태도4 is a state diagram showing that the mirror diameter of the auto-collimation of the present invention is inclined by an angle δ so that the reflected light does not coincide with the crosshairs by 2δ.

도 5 는 본 발명의 면경에서의 입사각 α 및 반사각 β의 관계를 나타낸 상태도5 is a state diagram showing the relationship between the incident angle α and the reflection angle β in the surface mirror of the present invention;

도 6 은 본 발명의 면경을 두 개 방향에 대하여 설치한 상태도Fig. 6 is a state diagram in which the face mirror of the present invention is installed in two directions.

도 7 은 본 발명의 위성체 평판 위에 툴링 볼을 설치한 상태도7 is a state in which a tooling ball is installed on the satellite flat plate of the present invention;

도 8 은 본 발명의 위성체 정렬 측정 상태의 평면도8 is a plan view of a satellite alignment measurement state of the present invention.

도 9 는 본 발명의 위성체에 설치된 자세제어 센서 및 장치의 정렬 측정 수행 상태도9 is a state diagram of performing alignment measurement of the attitude control sensor and the device installed in the satellite of the present invention.

도 10 은 본 발명의 위성체 밑면에 설치된 추진체의 이중 추력기 모듈의 정렬 측정 상태도10 is an alignment measurement state diagram of the dual thruster module of the propellant installed on the bottom of the satellite body of the present invention.

도 11 에는 정밀 태양센서(FSSA), 반작용 휠(RWA) 및 이중 추력기 모듈(DTM)에 대한 측정값11 shows measurements for precision solar sensor (FSSA), reaction wheel (RWA) and dual thruster module (DTM).

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]

1 : 위성체 2, 10, 11 : 면경1: satellite 2, 10, 11: mirror

3 : 기준입방 면경 3 : 마스터 큐브3: standard cubic diameter 3: master cube

12 : 위성체 평판 13 : 툴링 볼12: satellite flat plate 13: tooling ball

20, T1, T2, T3 : 데오도라이트20, T1, T2, T3: deodorite

Claims

In order to control the attitude of the satellite itself with the position coordinate information of the attitude control sensor and the onboard sensor of the satellite in space orbit, it is possible to take pictures of the target points on the earth or to perform communication broadcasting relays. In measuring position coordinates,

The deodorites (T1, T2) are installed in two directions of the reference cubic mirror (3) so that the deodorites (T2) face each other with the deodorites (T3) fitted to the mirror (2). Process,

Autocollimating the reference cubic diameter (3) and theodolites (T1, T2),

Inputting the horizontal angle of the deodorite (T2) facing the deodorite (T3) at 0 ° or 180 °,

A method for measuring satellite alignment using a deodorite comprising autocollitating the deodorite (T2, T3) and recording the horizontal angle and the vertical angle at the deodorite (T2).

The horizontal angle (AH) and the vertical angle (AV) obtained from the measurement data are expressed in three-dimensional coordinates (ｘ, ｙ, ｚ) for the shim operation of the sensor.

ｘ = sin (AV) X cos (AH)

ｙ = sin (AV) X {-sin (AH)}

A method for calculating three-dimensional coordinates of satellite alignment using theodolites, characterized by converting ｚ = cos (AV).

The method of claim 1, wherein the vertical angle and the horizontal angle are input to the deodorite T3 so that when the horizontal and vertical angles of the sensor are greater than or equal to 360 °, the value obtained by performing -360 ° is the vertical angle of the final horizontal angle of the sensor. Satellite alignment measurement method using a deodorite characterized in that.