FR2533883A1 - Terrestrial horizon sensor using charge transfer photodetectors - Google Patents

Abstract

The horizon sensor is intended to monitor the attitude of spacecraft and capable of locating the Earth-space discontinuity using photosensitive elements 1 - 8 operating in the visible band of the spectrum. The photosensitive elements are charge transfer devices (CTDs) which are combined with an optical focusing system. The latter consists of at least one lens 11 for focusing the radiation on to the sensitive surfaces of the CTDs and an optical filter 12 placed before the lens in order to limit the radiation received by the optical system to the visible band of the spectrum (0.4 - 0.9 mu m).

Description

SENSEUR D'HORIZON TERRESTRE UTILISANT DES PHOTODETECTEURS A
TRANSFERT DE CHARGES
La présente invention concerne un- senseur d'horizon destiné au contrôle d'attitude des véhicules spatiaux capable de re .péter la transition Terre-espace au moyen d'éléments photosensibles fonctionnant dans la bande visible du spectre.TERRESTRIAL HORIZON SENSOR USING PHOTODETECTORS
CHARGE TRANSFER
The present invention relates to a horizon sensor intended for controlling the attitude of spacecraft capable of repeating the Earth-space transition by means of photosensitive elements operating in the visible band of the spectrum.

L'invention est plus particulierement, mais non exclusivement, applicable au contrôle des variations d'attitude par rapport à la Terre d'un satellite artificiel géostationnaire, en utilisant le rayonnement visible en provenance de celle-ci. The invention is more particularly, but not exclusively, applicable to the control of variations in attitude with respect to the Earth of an artificial geostationary satellite, by using the visible radiation coming from the latter.

La mission de la plupart des satellites artificiels implique des échanges d'informations avec des émetteurs-récepteurs placés au sol. A cette fin, il est nécessaire de maintenir le rayonnement des antennes en direction de la Terre, et ce d'une manière d'autant plus précise que l'antenne est plus directive et que le lobe d'émission (ou de réception) est plus étroit. Avec les progrès des télécommunications, la précision de pointé-des antennes devient de plus en plus sévère et il est alors nécessaire de contrôler et d'asservir de plus en plus précisément l'attitude du satellite selon ses trois axes (roulis, tangage et lacet) par rapport à la Terre. The mission of most artificial satellites involves the exchange of information with transceivers placed on the ground. To this end, it is necessary to maintain the radiation of the antennas in the direction of the Earth, and this in a manner all the more precise as the antenna is more directive and the lobe of emission (or reception) is narrower. With the progress of telecommunications, the precision of pointing-antennas becomes more and more severe and it is then necessary to control and enslave more and more precisely the attitude of the satellite according to its three axes (roll, pitch and yaw ) compared to Earth.

On peut en effet concevoir un satellite comme un parallélépipède rectangle (sans toutefois que cette forme soit une obligation) dont l'un des axes est maintenu parallèlement à la ligne des pôles, et un des deux autres axes constamment orienté vers un point précis tel que le centre de la Terre. Une des faces normales à ce dernier axe peut alors supporter des antennes dont les directions de rayonnement sont parfaitement déterminées, alors que généralement de grands panneaux, munis de cellules solaires et déployables apres le lancement, sont orientés constamment vers le. One can indeed conceive of a satellite as a rectangular parallelepiped (without however that this shape is an obligation) of which one of the axes is maintained parallel to the line of the poles, and one of the two other axes constantly oriented towards a precise point such as the center of the Earth. One of the faces normal to this latter axis can then support antennas whose radiation directions are perfectly determined, while generally large panels, equipped with solar cells and deployable after launch, are constantly oriented towards the.

Soleil. Sun.

Les directions de référence, pour le maintien de l'attitude du satellite ou pour l'orientation des panneaux solaires, sont données par divers senseurs, dits d'horizon pour les premiers car ils repèrent la transition au bord du disque terrestre, et dits solaires pour les seconds car ils repèrent le centre du Soleil. The reference directions, for maintaining the attitude of the satellite or for the orientation of the solar panels, are given by various sensors, called horizon for the first because they locate the transition at the edge of the terrestrial disc, and said solar for the latter because they locate the center of the Sun.

L'attitude des satellites est stabilisée autour de cette direction de référence privilégiée que constitue l'axe des pôles grâce généralement à un volant d'inertie, et les corrections de position pour les autres directions de référence orthogonales entre elles et à la première sont effectuées par des dispositifs à éjection utilisant le principe de l'action et de la réaction ; il est alors possible de maintenir l'attitude des satellites à quelques centièmes de degré près. The attitude of the satellites is stabilized around this preferred reference direction that constitutes the axis of the poles, generally thanks to a flywheel, and the position corrections for the other reference directions orthogonal to each other and to the first are made. by ejection devices using the principle of action and reaction; it is then possible to maintain the attitude of the satellites to within a few hundredths of a degree.

Selon l'art antérieur, les senseurs d'horizon, seuls concernés dans le présent memoire, utilisent généralement des détecteurs sensibles dans l'infrarouge, tels que les thermopiles ou les bolomètres. According to the prior art, the horizon sensors, the only ones concerned in the present specification, generally use sensitive detectors in the infrared, such as thermopiles or bolometers.

Un exemple de senseur connu est formé par quatre détecteurs montés en croix ; ainsi, une paire de détecteurs diamétralement opposés constitue une direction sensible et toute modification de l'attitude du satellite selon cette direction provoque une augmentation de la surface recouverte par l'image de la Terre pour un détecteur, et une diminution pour l'autre détecteur, alors que pour un alignement parfait du satellite, les surfaces recouvertes sont égales. D'une façon générale, les signaux électriques des deux détecteurs sont combinés en opposition, et après amplification, le signal résultant est appliqué à un correcteur d'attitude. Pour un rayonnement de la Terre uniforme, avec des détecteurs de caractéristiques identiques, le signal est en principe nul pour un dépointage nul. An example of a known sensor is formed by four detectors mounted in a cross; thus, a pair of diametrically opposite detectors constitutes a sensitive direction and any change in the attitude of the satellite in this direction causes an increase in the surface covered by the image of the Earth for one detector, and a decrease for the other detector. , while for a perfect alignment of the satellite, the covered surfaces are equal. Generally, the electrical signals from the two detectors are combined in opposition, and after amplification, the resulting signal is applied to an attitude corrector. For a uniform radiation of the Earth, with detectors of identical characteristics, the signal is in principle zero for zero depointing.

En fait, les variations de luminance de la Terre sont telles qu'il est nécessaire de les compenser, par exemple par association pour chaque paire de détecteurs de deux autres éléments photosensibles dont la surface est entièrement recouverte par l'image de la Terre. Cette compensation est décrite par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique, de numéro 3,486,024, déposé au nom du cessionnaire BARNES Engineering Company.  In fact, the variations in luminance of the Earth are such that it is necessary to compensate for them, for example by association for each pair of detectors of two other photosensitive elements whose surface is entirely covered by the image of the Earth. This compensation is described for example in the patent of the United States of America, number 3,486,024, filed in the name of the assignee BARNES Engineering Company.

Un autre problème important provient de la présence d'une bande nuageuse autour de la Terre et de la détermination d'un "faux horizon". En effet, lorsque la Terre est illuminée par le
Soleil, le senseur monté sur le satellite reçoit des radiations qui proviennent essentiellement : a) de l'émission propre de la Terre, b) de radiations réfléchies par la Terre et également par les nuages, ce qui peut provoquer des erreurs de détection. Ainsi, le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3,118,063 déposé également au nom du cessionnaire BARNES préconise une bande spectrale particulière, d'infrarouge lointain, d'une bande d'émission d'un composant de l'atmosphère telle que par exemple la bande d'émission du gaz carbonique C02 autour de 15/um, de manière à rendre aveugle le senseur aux rayonnements réfléchis par les nuages.Another important problem stems from the presence of a cloud band around the Earth and the determination of a "false horizon". When the Earth is illuminated by the
Sun, the sensor mounted on the satellite receives radiation which essentially comes from: a) the Earth's own emission, b) radiation reflected by the Earth and also by the clouds, which can cause detection errors. Thus, the patent of the United States of America 3,118,063 also filed in the name of the assignee BARNES recommends a particular spectral band, of far infrared, of an emission band of a component of the atmosphere such as for example the carbon dioxide CO 2 emission band around 15 µm, so as to make the sensor blind to the radiation reflected by the clouds.

L'utilisation des bandes spectrales infrarouges, d'autant plus étroites que l'on veut obtenir une image plus homogène de la Terre, conduit à limiter de façon drastique l'intensité de rayonnement reçue par les détecteurs. The use of infrared spectral bands, which are all the narrower when one wants to obtain a more homogeneous image of the Earth, leads to drastically limiting the intensity of radiation received by the detectors.

L'invention vise à pallier les difficultés de détection du rayonnement infrarouge émis par la Terre et propose d'utiliser le rayonnement solaire réfléchi par la Terre ou diffusé par l'atmosphère terrestre dans la bande spectrale du visible, c'est-àdire entre 0,4 et 0,9 micron de longueur d'onde. The invention aims to overcome the difficulties of detecting infrared radiation emitted by the Earth and proposes to use the solar radiation reflected by the Earth or scattered by the Earth's atmosphere in the visible spectral band, that is to say between 0 , 4 and 0.9 micron wavelength.

Toutefois, l'observation de la Terre dans la bande spectrale du visible, à partir d'un véhicule spatial, conduit à une image très particulière de la Terre qui évolue en fonction de la configuration Soleil, satellite, Terre. However, the observation of the Earth in the visible spectral band, from a space vehicle, leads to a very particular image of the Earth which evolves according to the Sun, satellite, Earth configuration.

Lorsque le Soleil, le satellite et- la Terre soht en conjonction, la Terre apparait comme un disque lumineux tranchant sur un fond sombre. En quadrature, la Terre apparat comme un demi-disque d'éclairement non uniforme. Lorsque le Soleil tend à passer derrière la Terre par rapport au satellite, la Terre apparait comme un croissant de plus en plus réduit et lorsque le
Soleil est en opposition avec le satellite, la Terre apparaît comme une couronne lumineuse, couronne provoquée par la diffusion directe du rayonnement solaire visible par les molécules de l'atmosphère, autour d'un disque noir. When the Sun, the satellite and the Earth are in conjunction, the Earth appears as a bright, sharp disc on a dark background. In quadrature, the Earth appears as a half-disc of non-uniform illumination. When the Sun tends to pass behind the Earth in relation to the satellite, the Earth appears as an increasingly reduced crescent and when the
Sun is in opposition with the satellite, the Earth appears like a luminous crown, crown caused by the direct diffusion of the visible solar radiation by the molecules of the atmosphere, around a black disc.

Dans ces conditions, les variations de forme et d'intensité lumineuse de l'image de la Terre rendent impossible la mesure de la direction du centre de la Terre à l'aide de senseurs solaires de l'art antérieur utilisant, pour chaque direction de mesure, deux cellules photosensibles couplées en opposition. Under these conditions, the variations in shape and light intensity of the image of the Earth make it impossible to measure the direction of the center of the Earth using solar sensors of the prior art using, for each direction of measurement, two photosensitive cells coupled in opposition.

L'invention est ainsi remarquable en ce qu'elle s'appuie sur la détection du rayonnement visible dû aussi bien à la réflexion de la lumière solaire sur la Terre qu'à la diffusion de cette lumière solaire par la couronne atmosphérique de la Terre. The invention is thus remarkable in that it is based on the detection of visible radiation due both to the reflection of sunlight on the Earth and to the diffusion of this sunlight by the atmospheric ring of the Earth.

Conformément à la présente invention, les composants photosensibles du senseur sont constitués par des dispositifs à transfert de charge, ces composants étant associés à un système optique de focalisation comprenant au moins un objectif destiné à focaliser le rayonnement sur les surfaces sensibles des dispositifs à transfert de charges et un filtre optique placé devant ledit ob jectif et capable de limiter le rayonnement reçu par le système optique à la bande spectrale visible comprise sensiblement entre 0,4 et 0,9 micron
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif permettra de mieux comprendre comment l'invention s'exécute et se poursuit, et de mieux en apprécier sa portée.According to the present invention, the photosensitive components of the sensor are constituted by charge transfer devices, these components being associated with an optical focusing system comprising at least one objective intended to focus the radiation on the sensitive surfaces of the transfer devices. charges and an optical filter placed in front of said objective and capable of limiting the radiation received by the optical system to the visible spectral band between approximately 0.4 and 0.9 micron
The description which follows, with reference to the appended drawings, given without limitation, will make it possible to better understand how the invention is executed and to be continued, and to better appreciate its scope.

La figure 1 représente dans 1 'espace le véhicule spatial, en orbite géostationnaire, et le Soleil. Figure 1 shows in space the spacecraft, in geostationary orbit, and the Sun.

La figure 2 représente le phénomène de diffusion du rayonnement solaire par l'atmosphère terrestre. FIG. 2 represents the phenomenon of diffusion of solar radiation by the Earth's atmosphere.

La figure 3 représente le dispositif de détection selon la présente invention, et la figure 4, le principe de détection. FIG. 3 represents the detection device according to the present invention, and FIG. 4, the principle of detection.

La figure 1 représente les positions respectives du satellite et du Soleil par rapport à la Terre. L'orbite du satellite est quasi-circulaire et équatoriale : elle est parcourue en une journée sidérale, par un satellite géostationnaire. L'autre orbite E est une réduction de l'écliptique représentant le mouvement apparent du Soleil et décrite en une période de un an. Figure 1 shows the respective positions of the satellite and the Sun relative to the Earth. The orbit of the satellite is almost circular and equatorial: it is traversed in one sidereal day, by a geostationary satellite. The other orbit E is a reduction of the ecliptic representing the apparent movement of the Sun and described in a period of one year.

Les points H, P, E et A représentent les positions apparentes du
Soleil en hiver, au printemps, en été et en automne. Le plan de l'écliptique est incliné d'un angle 6 = 23,45 par rapport à celui de l'équateur. L'axe Ah ' représente les zones d'éclipse pour les équinoxes de printemps et d'automne.Points H, P, E and A represent the apparent positions of the
Sun in winter, spring, summer and autumn. The plane of the ecliptic is inclined at an angle 6 = 23.45 relative to that of the equator. The axis Ah 'represents the eclipse zones for the spring and autumn equinoxes.

En effet, pour un engin spatial tel que celui de la figure 1, tournant autour de la Terre en orbite géostationnaire, les phénomènes de phase d'éclairement de la Terre font que la transition Terre-espace apparaît tantôt comme un disque éclairé (le sol) se détachant sur un fond sombre (l'espace), tantôt comme un disque sombre (le sol et les premières couches de l'atmosphère) entouré par une couronne lumineuse (les couches supérieures de l'atmosphère). Indeed, for a spacecraft such as that of FIG. 1, turning around the Earth in geostationary orbit, the phenomena of the lighting phase of the Earth cause the transition from Earth to space sometimes appear as an illuminated disc (the ground ) standing out against a dark background (space), sometimes like a dark disc (the ground and the first layers of the atmosphere) surrounded by a luminous crown (the upper layers of the atmosphere).

L'invention procède d'une démarche jusque là considérée comme irréalisable pour des raisons technologiques : elle consiste à détecter en plusieurs points les coordonnées spatiales de la transition Terre-espace quelle que soit la phase d'éclairement de la Terre. The invention proceeds from an approach hitherto considered impracticable for technological reasons: it consists in detecting at several points the spatial coordinates of the Earth-space transition whatever the phase of illumination of the Earth.

La détection de cette transition lorsque le sol est éclairé ne provoque aucune difficulté. Il n'en est pas de même lorsque le sol et les basses couches de l'atmosphère restent sombres et sont entourées d'une couronne lumineuse. Detecting this transition when the ground is lit does not cause any difficulty. It is not the same when the ground and the lower layers of the atmosphere remain dark and are surrounded by a luminous crown.

En effet, dans le cas d'un satellite placé en orbite géostationnaire, (circulaire, équatoriale, rayon de l'orbite 42.200 km), la Terre est vue sous un diamètre apparent de 17,36 , ce qui signifie que, vu du satellite, le centre du Soleil n'est jamais en dessous de 8,68 d'un point de l'horizon. Lorsque la
Terre se trouve centrée sur la droite satellite-Soleil, les droites d'un plan quelconque contenant le satellite et le Soleil et tangentes au sol terrestre se coupent à une altitude de 18,3 km (Figure 2), altitude $ laquelle la pression atmosphérique est encore 7 % de sa valeur au niveau du sol.Indeed, in the case of a satellite placed in geostationary orbit, (circular, equatorial, radius of the orbit 42,200 km), the Earth is seen under an apparent diameter of 17.36, which means that, seen from the satellite , the center of the Sun is never below 8.68 of a point on the horizon. When the
Earth is centered on the satellite-Sun line, the straight lines of any plane containing the satellite and the Sun and tangent to the Earth's ground intersect at an altitude of 18.3 km (Figure 2), altitude $ which the atmospheric pressure is still 7% of its value at ground level.

L'intensité réelle du rayonnement diffusé par la couronne atmosphérique dépend de nombreux paramètres tels que l'altitude et les propriétés réfléchissante du sol et des nuages, la distribution granulométrique des aérosols et de paramètres géométriques comme la réfraction et la turbulence atmosphérique, la distance zénithale ou nadirale du Soleil à l'horizon. The actual intensity of the radiation scattered by the atmospheric ring depends on many parameters such as the altitude and the reflective properties of the ground and clouds, the particle size distribution of aerosols and geometric parameters such as refraction and atmospheric turbulence, the zenith distance or nadirale of the Sun on the horizon.

Mais, en ne tenant compte que de la seule diffusion de
Rayleigh par les molécules de l'air, hors réfraction et diffusion multiples, les calculs effectués par la Demanderesse montrent que le signal n'est pas négligeable et que l'utilisation de photodétecteurs à grande sensibilité dans le domaine du visible s'avère possible.But, taking into account only the diffusion of
Rayleigh by the molecules of air, apart from multiple refraction and diffusion, the calculations made by the Applicant show that the signal is not negligible and that the use of photodetectors with high sensitivity in the visible range is possible.

Le dispositif de détection, selon la présente invention, tel que représenté à la figure 3 consiste à utiliser des Dispositifs à Transfert de Charges (DTC) (référencés 1 à 8), chaque dispositif étant associé à un système optique de focalisation dont l'axe optique vient tangenter l'horizon de la Terre, les points de tangence ainsi définis étant répartis régulièrement sur la circonférence terrestre. Ces DTC (dits en anglo-saxon "CCD", pour "charge-coupled device") peuvent être par exemple une barrette d'éléments telle que le dispositif n" 122 CCD commercialisé par la firme FAIRCHILD, qui comporte 1728 éléments (ou pixels pour "picture elements" en anglo-saxon) de 13 /um de côté et d-'une longueur totale de 22,464 mm.Ces barrettes peuvent être en nombre quelconque, en tout cas supérieur ou égal à 4, et préférentiellement 6 ou 8, et sont disposées de telle sorte que leur direction principale soit perpendiculaire à l'image du bord concerné du disque terrestre dans l'objectif associé à ladite barrette. The detection device, according to the present invention, as shown in FIG. 3, consists in using Charge Transfer Devices (DTC) (referenced 1 to 8), each device being associated with an optical focusing system whose axis optics tangent to the Earth's horizon, the tangent points thus defined being distributed regularly over the Earth's circumference. These DTCs (known in English as "CCD", for "charge-coupled device") can for example be a strip of elements such as the device No. 122 CCD marketed by the firm FAIRCHILD, which comprises 1728 elements (or pixels for "picture elements" in Anglo-Saxon) of 13 / um side and a total length of 22.464 mm. These bars can be in any number, in any case greater than or equal to 4, and preferably 6 or 8, and are arranged so that their main direction is perpendicular to the image of the concerned edge of the terrestrial disc in the objective associated with said bar.

En outre, pour pouvoir tirer le meilleur parti du signal en ce qui concerne son intensité, tout en réduisant les contraintes thermiques appliquées aux DTC, notamment sur l'effet de rayonnement solaire direct, il est judicieux de placer devant chaque objectif un filtre optique qui arrête tout rayonnement hors du domaine de longueurs d'onde 0,4 - O,9 micron. In addition, to be able to make the most of the signal with regard to its intensity, while reducing the thermal stresses applied to DTCs, in particular on the effect of direct solar radiation, it is advisable to place an optical filter in front of each objective which stops all radiation outside the 0.4 - 0.9 micron wavelength range.

Enfin, selon une réalisation de l'invention, le senseur est muni de moyens permettant de sélectionner en vol ceux des dispositifs à transfert de charge qui sont le plus favorablement placés pour effectuer la mesure, à un instant donné. En effet, selon la position du Soleil par rapport à l'axe satellite-Terre, certains
DTC sont plus favorisés que d'autres quant à l'intensité lumineuse
En effet, lorsque le Soleil est exactement dans l'axe satellite-Terre, tous les DTC sont équivalents pour la mesure cependant, il suffit des mesures fournies par deux DTC placés selon des diamètres différents pour connaltre la position du centre, puisque l'on connait en outre le rayon de l'image du disque terrestre.Lorsque le Soleil n'est pas- exactement dans l'axe satellite-Terre, par exemple dans le cas de la figure 3 en supposant que le Soleil soit situé dans le bas de celle-ci, les barrettes référencées 1, 2, 3, 7 et 8 sont insuffisamment éclairées et la détermination de la transition peut etre imprécise pour ceux-ci, la barrette référencée 5 peut être très éclairée et conduire à une saturation des éléments voisins de l'élément déterminant, et par un effet de diffusion de charges conduire également à une certaine imprécision, alors que les barrettes 4 et 6 sont les plus adéquates pour lever l'indétermination.Finally, according to one embodiment of the invention, the sensor is provided with means making it possible to select in flight those of the charge transfer devices which are most favorably placed for carrying out the measurement, at a given instant. Indeed, depending on the position of the Sun relative to the satellite-Earth axis, some
DTC are more favored than others when it comes to light intensity
Indeed, when the Sun is exactly in the satellite-Earth axis, all the DTCs are equivalent for the measurement however, it is enough from the measurements provided by two DTCs placed according to different diameters to know the position of the center, since we also knows the radius of the image of the Earth's disk. When the Sun is not- exactly in the satellite-Earth axis, for example in the case of Figure 3 assuming that the Sun is located at the bottom of this one, the bars referenced 1, 2, 3, 7 and 8 are insufficiently lit and the determination of the transition may be imprecise for them, the strip referenced 5 can be very lit and lead to saturation of the neighboring elements of the determining element, and by a charge diffusion effect also lead to a certain imprecision, while the bars 4 and 6 are the most adequate for lifting the indeterminacy.

Ces moyens de sélection peuvent etre par exemple un car cuit électronique qui effectue la moyenne des différents signaux émis par les différents éléments constituant la barrette et représentatifs de la création de charges sous l'effet du rayonnement reçu, puis qui compare cette somme à deux niveaux dits plancher et plafond, de façon à éliminer les éléments non éclairés et saturés. These selection means can be for example an electronic baked car which averages the different signals emitted by the different elements constituting the bar and representative of the creation of charges under the effect of the radiation received, then which compares this sum at two levels so-called floor and ceiling, so as to eliminate the unlit and saturated elements.

Ces moyens peuvent être également du type horloge programmable qui, en fonction du temps local et donc de la position du satellite dans l'espace, commute ou non une barrette déterminée à une chaîne de mesure.These means can also be of the programmable clock type which, as a function of local time and therefore of the position of the satellite in space, switches or not a determined strip to a measuring chain.

On peut éviter les phénomènes de saturation ou leurs conséquences en introduisant un perfectionnement désormais classique et connu sous l'appellation anglo-saxonne de "anti-blooming" qui consiste à évacuer les charges en excès au moyen d'électrodes métalliques déposées sur le DTC et/ou à réduire le temps d ' intégration du signal lumineux en asservissant la fréquence de commande du DTC à la valeur de l'éclairement, c'est-àdire à la valeur maximale du signal obtenu,
Enfin, selon une autre réalisation de l'invention, le senseur est muni d'un diaphragme mécanique (pour lequel l'obtura- tion s'effectue par un déplacement mécanique de pièces) ou optique (pour lequel l'obturation s'effectue par variation progressive de teinte d'un verre) de façon à éviter la saturation d'une barrette, ou même sa détérioration, par exemple au lever du Soleil.We can avoid saturation phenomena or their consequences by introducing a now classic improvement known under the Anglo-Saxon name of "anti-blooming" which consists in removing excess charges by means of metal electrodes deposited on the DTC and / or to reduce the integration time of the light signal by slaving the DTC command frequency to the value of the illumination, that is to say to the maximum value of the signal obtained,
Finally, according to another embodiment of the invention, the sensor is provided with a mechanical (for which the obturation is effected by mechanical displacement of parts) or optical (for which the obturation is effected by a diaphragm). gradual variation in the shade of a glass) so as to avoid saturation of a bar, or even its deterioration, for example at sunrise.

La figure 4 représente schématiquement le principe de la détection au moyen d'une barrette de DTC, référencée 10 à la surface de laquelle est focalisé le rayonnement solaire, au moyen d'un dispositif de focalisation 11, représenté ici par une lentille simple et filtré par un filtre 12 qui laisse passer la bande spectrale 0,4 - 0,9 micron. Pour une barrette de 2p éléments, on peut supposer que l'axe optique du dispositif 11 rencontre l'élément référence p. FIG. 4 schematically represents the principle of detection by means of a DTC bar, referenced 10 at the surface of which the solar radiation is focused, by means of a focusing device 11, represented here by a simple and filtered lens by a filter 12 which lets the spectral band 0.4 - 0.9 micron pass. For a strip of 2p elements, it can be assumed that the optical axis of the device 11 meets the reference element p.

Pour un dépointage nul de cet axe, et dans le cas où la
Terre apparaît comme un disque ou un croissant clair sur un fond sombre, les éléments de référence p+1, p+2 ..., 2p ne seront pas, ou seront peu éclairés, alors que l'image lumineuse s'étendra sur les éléments p-1, p-2 ..., pq ; dans le cas où l'image de la
Terre est une couronne lumineuse autour d'un disque sombre, les éléments de référence 1, 2 ... pî ne seront pas ou seront peu éclairés, 1 'image de la couronne lumineuse s' étendra sur quelques éléments : p, p+1, ... p+q et les éléments de référence supérieure seront également pas ou peu éclairés, sauf dans le cas d'un lever de Soleil.For a zero depointing of this axis, and in the case where the
Earth appears as a clear disc or crescent on a dark background, the reference elements p + 1, p + 2 ..., 2p will not be, or will be poorly lit, while the bright image will extend over the elements p-1, p-2 ..., pq; in the event that the image of the
Earth is a luminous crown around a dark disc, the reference elements 1, 2 ... pî will not be or will be poorly lit, the image of the luminous crown will extend over some elements: p, p + 1 , ... p + q and the elements of higher reference will also be not or little lit, except in the case of a sunrise.

La détection consiste donc à déterminer quel est le premier élément éclairé dans une barrette linéaire, par analyse du signal de sortie, pour une lecture en partant de l'intérieur de l'image de la Terre dans le cas d'une couronne lumineuse, de l'ex- térieur de l'image de la Terre dans le cas d'un disque ou d'un croissant. The detection therefore consists in determining which is the first element illuminated in a linear strip, by analysis of the output signal, for a reading starting from the interior of the image of the Earth in the case of a luminous ring, the outside of the Earth image in the case of a disc or a crescent.

Une étude simple de la dynamique des signaux qui peuvent être reçus par les différents éléments et qui permet de décider ainsi de la position de l'horizon montre qu'elle est de quelques 104, alors que la dynamique enregistrable par les DTC actuellement commercialisés est de l'ordre de 2000. L'utilisation des moyens cités plus haut permettant d'éviter la saturation donc de réduire la dynamique du signal lumineux rend utilisables les DTC pour l'utilisation envisagée.  A simple study of the dynamics of the signals which can be received by the different elements and which makes it possible to decide the position of the horizon shows that it is around 104, while the dynamic recordable by the DTCs currently marketed is the order of 2000. The use of the means mentioned above making it possible to avoid saturation and therefore to reduce the dynamics of the light signal makes DTCs usable for the intended use.

La variation de la référence de l'élément ainsi déterminé entraine donc une correction de l'attitude du satellite selon les principes d'asservissement communs pour l'homme de l'art. The variation of the reference of the element thus determined therefore leads to a correction of the attitude of the satellite according to the common servo-control principles for those skilled in the art.

Enfin, il est bien évident que toute variante non essentiellement différente est contenue dans le cadre de la présente invention tel que défini par les revendications ci-après annexées comme ne faisant pas à proprement parler véritable oeuvre d'esprit.  Finally, it is obvious that any variant which is not essentially different is contained within the scope of the present invention as defined by the claims below annexed as not being, strictly speaking, a true work of mind.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Senseur d'horizon terrestre à monter sur un véhicule spatial et capable de repérer la transition Terre-espace au moyen d'éléments photosensibles fonctionnant dans-la bande spectrale du visible, caractérisé en ce que lesdits éléments photosensibles sont constitués par des dispositifs à transfert de charges, associés ensemble ou unitairement à un système optique de focalisation comprenant au moins un objectif destiné à focaliser le rayonnement sur la surface sensible du dispositif à transfert de charges.1. Terrestrial horizon sensor to be mounted on a spacecraft and capable of locating the Earth-space transition by means of photosensitive elements operating in the visible spectral band, characterized in that said photosensitive elements consist of devices with charge transfer, associated together or individually with an optical focusing system comprising at least one objective intended to focus the radiation on the sensitive surface of the charge transfer device. 2. Senseur d'horizon, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un filtre optique, placé devant ledit objectif et capable de limiter le rayonnement reçu par le système optique à la bande spectrale visible comprise sensiblement entre 0,4 et 0,9 micron.2. Horizon sensor according to claim 1, characterized in that it is equipped with an optical filter, placed in front of said objective and capable of limiting the radiation received by the optical system to the visible spectral band between substantially 0 , 4 and 0.9 micron. 3. Senseur d'horizon, selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour sélectionner en vol ceux des dispositifs à transfert de charges les plus favorablement orientés pour effectuer la mesure à un instant donné.3. Horizon sensor according to claim 2, characterized in that it further comprises means for selecting in flight those of the most favorably oriented charge transfer devices for carrying out the measurement at a given instant. 4. Senseur d'horizon, selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque dispositif à transfert de charges est relié à un circuit électronique qui effectue la moyenne des différents signaux émis par les différents éléments constituant ledit dispositif et qui compare cette moyenne à deux niveaux dits plancher et plafond, de façon à éliminer les dispositifs peu éclairés et les dispositifs saturés. 4. Horizon sensor according to claim 3, characterized in that each charge transfer device is connected to an electronic circuit which averages the different signals emitted by the different elements constituting said device and which compares this average to two so-called floor and ceiling levels, so as to eliminate poorly lit and saturated devices. 5. Senseur d'horizon, selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une horloge programmable qui en fonction du temps local connecte ou déconnecte chaque dispositif à une chaîne de mesure.5. Horizon sensor according to claim 2, characterized in that it further comprises a programmable clock which as a function of local time connects or disconnects each device to a measurement chain. 6. Senseur d'horizon, selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit d'analyse des réponses des détecteurs à transfert de charge recherchant le premier élément éclairé dans le sens bord-centre pour une image de la Terre en clair sur fond sombre et dans le sens centre-bord pour une image de la Terre sombre entourée d'une couronne claire. 6. Horizon sensor according to claim 2, characterized in that it comprises a circuit for analyzing the responses of the charge transfer detectors searching for the first element illuminated in the edge-center direction for an image of the Earth in light on a dark background and in the center-edge direction for an image of the dark Earth surrounded by a light crown.