JPH09509738A - 観測器の角度位置探知システム - Google Patents

観測器の角度位置探知システム

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JPH09509738A JP7516010A JP51601095A JPH09509738A JP H09509738 A JPH09509738 A JP H09509738A JP 7516010 A JP7516010 A JP 7516010A JP 51601095 A JP51601095 A JP 51601095A JP H09509738 A JPH09509738 A JP H09509738A
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デュション,ポール
オトリオ,ジョルジュ
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センタ ナショナル デチュード スパティアレ
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Abstract

(57)【要約】 照準変更ミラー(6)が任意的に固定された観測器(1)の角度位置探知システムであって、1つあるいは2つの反射ミラー(25)と1つまたは2つの位置合わせセンサ(10)を具備している。光パターンは、観測器および位置合わせセンサの両方に生成され、前記ミラー(9)によつて、位置合わせセンサに反射され、それらの位置が検知される。ミラーの方位および間接的に観測器の方位は演繹される。さらに、位置合わせセンサが絶対方位基準を決定するための手段を具備している場合には、この基準に対する観測器の方位も知られることになる。この技術は、人工衛星、特に、地球観測用のものに適用される。

Description

【発明の詳細な説明】 観測器の角度位置探知システム この発明は、観測機器の角度位置探知システムに係り、特に、人工衛星、宇宙 船あるいは宇宙ステーションに組み込まれるものに関する。 特に、観測器は、きわめて高い精度で位置決定されなければならない画像を撮 影する必要がある。サポートとして機能する部材上における観測器の位置および 方向が十分に正確には知られていないことがある。さらに、多くの場合、照準変 更システム、言い換えると、観測器の照準線の方向を調整する装置を設けること が必要であり、あるいは有効である。これらの機器は、観測器支持機構全体を回 転させることが不利あるいは不可能であるときにはいつも、あるいは、不安定化 された衛星において定期的に生じる場合のように観測器が平常の手段によってそ の所望の方向に達するまで待つことができない場合に必要とされる。照準変更装 置は、観測器自体を変位させ、あるいはその照準線を移動させる(この方策は衛 星においてしばしば使用される。)ことのいずれかによって観測器に作用する。 したがって、前記機器は、回転ミラーを具備している。 どのような照準変更装置でも、照準線の方向付けにおいて、例えば、照準変更 ミラーの方向付けにおける不確定性を生み出し得るその装着位置あるいはその制 御精度についての不確定性に基づいて、追加の不確定性がもたらされる。また、 温度変化により生ずる膨張が、観測器支持構造物を変形させ、特に、衛星上にお いては、太陽に照らされる表面と影となる表面との間にきわめて大きな温度差を 呈する。 これら全ての事情は、たとえ衛星自体が数10メートルの範囲内に配置されて いても、高度800キロメートルに配されている衛星において地上における80 0メートルの位置決定の不確定性に相当する角度約200秒よりも高い精度で観 測装置の照準線を調整することが不可能である理由を説明するものである。この 相違は、地上における視界の位置の改良が、特に、観測器の方向あるいはその照 準線の質に依存することを示している。 この発明は、特に、この方向の不正確さという問題を、その最も概括的な形態 において、機器に精密に固定された光パターン源と、方向の基準に接続された反 射ミラーおよび光センサとを具備し、前記反射ミラーが前記光源からの光を前記 センサに反射するように配置されているシステムによって解消することを目的と している。 センサ上における光パターンの像の位置は、観測器の方向付けを表している。 システムが他の特定の部材を含んでいない場合には、反射ミラー(これを照準変 更ミラーと混同してはならない)の方向付けは、正確に知られていなければなら ず、それは、例えば、センサに精密に固定されているサポート上に注意深く据え 付けられる場合には可能である。 特に、光センサは、実際に頻繁に衛星において使用されるスターセンサよりな っている。したがって、光センサは、光パターンの像を検知すると同時に基準星 の像を検知し、かつ、そのスクリーン上において2つの像の位置を比較すること によって、それ自信の方向基準を付与している。 他の不確定性は、反射ミラーの方向が正確に知られていない場合に生ずる。こ のため、光源に精密に固定され第2の光パターンを出力する第2の光源を使用す ることが必要である。この第2の光源からの光は、反射ミラーによってセンサに 戻される。この第2のパターンの像の位置は、センサ方向基準および一定の精度 を以て観測器の方向を与えるために観測器により出射されるパターンの位置に加 えられる。この精度は、検知解像度および光パターンが投影される方向における 不確定性によってはもはや影響されず、これらの不確定性は、きわめて低いレベ ルに容易に低減することができる。 この発明は、その具体例の好適な方法において、いくつかの補足的な改良とと もに用いられる。第1に、反射ミラーは、一定の角度をなし、エッジによって分 けられる2つの平坦面を具備している。1つの平坦面は、第1の光源からの光を 反射し、他の平坦面は第2の光源からの光を反射する。このため、観測器に対す るセンサの位置は重要ではない。照準変更ミラーがある場合および反射ミラーが 固定されている場合には、反射ミラーは、照準変更ミラーの回転軸に垂直に延び る面を具備し、第1の光源からの光パターンを、光センサが配されている照準変 更ミラーの回転軸の一側に反射する。この配列では、センサは、観測器の照準軌 跡の側方に配置されており、したがって、それを遮るものではなく、光センサは 、照準変更ミラーが、角度方向に大きく移動する場合にも有用である。 以下、この発明は、上述した目的あるいは他の目的および特徴との関連におい て、限定しない例示の目的で提供される以下の添付図面を参照しながら、以下に 記載される。 図1は、この発明に係るシステムの第1の実施形態のいくつかの基本的な部材 を示している。 図1aは、光センサスクリーンを概略的に示している。 図1bは、第1の実施形態における詳細部の変形例を表している。 図2は、光センサの取付けを示している。 図2aは、光センサスクリーン上の像の形態を示している。 図3は、反射ミラーを表している。 図4aおよび図4bは、この発明の他の完全な実施形態の詳細を示しており、 特に、図3に係る反射ミラーを示している。 図5は、異なる反射ミラーを用いたこの発明の他の構成方法を示している。 図6および図7は、この発明に関連して使用される可動スクリーンを示してい る。 以下に記載される実施形態においては、この発明に係る部材が人工衛星に備え 付けられているものと仮定する。まず、図1および図1aを参照する。観測器1 は衛星上に固定され、部分的に示されている。この観測器1は、特に、その焦点 面に一致し、観測センサモジュール3とその表面において輝きかつ各々が前記光 センサにより認識され得るレーザ光線を出射する4個の発光ダイオード4(以下 に示されるように2つの光源があれば十分である)とを組み込んだ見かけの表面 を有している。4個のダイオード4の内の2つは、センサモジュール3の両端に 配置されており、他の2つは、最初の2つのダイオードの中間距離におけるセン サモジュール3の両側に配置されている。光ファイバ41の分岐光線の前段に、 単一の放射レーザダイオード4(図1b参照)のみを使用することが有利である 。各々の光ファイバ41は、放射レーザダイオード4の光の一部分を捕獲して、 同様の効果が奏されるように、その端部42において同一放射点に導いている。 光学システム5は観測器1の前に配置されている。それは、焦光レンズの形態 で表されているが、観測器1の必要および特性に応じて任意の公知の形式のもの であってもよい。その効果の1つは、広い面で前方を占有する光線8に従って、 ダイオード4の光を広げるために、ダイオード4から出力される光線の焦点をぼ かすことである。 照準変更ミラー6は、光学システム5の前に配置されている。このミラーは、 回転軸7回りに回転し、その全移動角度は、例えば、30°である。照準線Lに 沿って移動する観測点に源を発する光線は、照準変更ミラー6によって反射され た後に観測器1に到達する。光線8は、照準変更ミラー6に貫通形成された穴4 4あるいはその側方を通過するので、必ずしも照準変更ミラー6上で反射される 必要はない。光線は、照準変更ミラー6に精密に取り付けられかつ、穴44の一 側面に固定された反射ミラー9と呼ばれる第2のミラーによってのみ反射される 。光線は、検出器13(図1a)の方形、この場合には、正方形に配列された位 置合わせセンサ10の感知表面12上に光線8を収束させ得る光学システム11 により先行される位置合わせセンサ43と呼ばれる光センサに到達する。位置合 わせセンサ43内に組み込まれたコンピュータ(図示略)は、該位置合わせセン サ43が完全に認識された方向において固定されることとなる衛星の包括的な方 向を演繹するために、検出器13により包括的に記録された画像を分析する。コ ンピュータは、衛星に接続され、かつ、スターセンサ(恒星センサ)46および ジャイロスコープ47をも取り付けたプレート45に固定され、固定座標系内に 方向基準を出力する。それそれの像の位置あるいは範囲のような他の情報を用い ることができない場合に、ダイオード4からの光(例えば、0.95ミクロン) および観測器1において検知された波長に一致する光(約0.4〜0.9ミクロ ンおよび約1〜2ミクロン)に対して、常に異なる波長を選択することができる ので、この像解析では何の問題も生じない。 単一の点は、感知表面上における位置を請け合う全ての部材の回転を検知する のに十分ではないが、各像が2つの点よりなる場合には、常に十分な情報が生成 される。したがって、原則として、像を形成する光パターンは、最も少なくて2 点から形成され、かつ、実際には、それ以上を有することが好ましい場合が多い 。この理由により、上述した解決策は、4つのダイオード4を使用している。 ダイオード4からの焦点をぼかした光は、反射ミラー9が照準変更ミラー6の 全ての回転に対して光線8の前方範囲内に保持されることを意味する。 図2および図2aは、スターセンサとして同時に機能することができる高性能 位置合わせセンサ10を形成することについての情報を提供しているが、この情 報のいくつかは、前記位置合わせセンサ43にも適用することができるものであ る。スクリーン14は、寄生光(parasite light)を消すために、位置合わせセ ンサ10の光学系11の前方に配置されている。ハーフミラー15が、2つの円 錐状部分よりなるスクリーン14の凹所に配置されている。一方の円錐状部分1 6は、位置合わせセンサ10の光軸の延長上に横たえられているハーフミラー1 5を支持している。他方の円錐状部分17は、第1の円錐状部分に接続されかつ 前記ハーフミラー15の前方に配置されている。ハーフミラー15は、位置合わ せセンサ10が2つの異なる方向からの像を形成する光を収集するように使用さ れる。さらに正確には、ハーフミラー15は、それを透過するダイオード4から の光線8の波長に対して透明であり、従って、その光線8は円錐状部分16を通 過するが、検知された星からの波長は反射するので、その光線18は円錐状部1 7を通過して位置合わせセンサ10に到達する。上述した像を即座に区別するた めに、この他方の円錐状部には、ダイオード4の波長フィルタが設けられていて もよい。したがって、ハーフミラー15は、各測定方向のフィルターとして機能 し、かつ、感知表面12上の星およびダイオード4からの像をそれらの色に基づ いて、間違いなく区別することを可能とする。 この発明のきわめて有利な実施形態について、図3、図4aおよび図4bを参 照して以下に説明する。図は、上記理論のいくつかの特定の実施形態を示してい る。図1の記載は、観測器1、照準変更ミラー6および接続された部品に関して なお適用することができる。しかし、上述したシステムは、反射ミラー9の反射 面に垂直な軸線回りの回転が位置合わせセンサ10によって検知されないので、 必ずしも充分なものではない。位置合わせセンサ10は、検出器13のます目の 両縁に2個の追加の発光ダイオード19(図2a)を備えており、その光線20 は、反射ミラー9に向けて指向されかつそれによって反射されて検出器13のま す目上のほぼ開始地点に戻される。この光パターンの像は、センサます目13上 の位置によって、反射ミラー9の方位を提供する。この光パターンは、2つの点 P20よりなり、たとえ観測器1に配置されているダイオード4から出射される 光線8により生成される光パターンP8と同一波長であったとしても、該光パタ ーンP8とは、検知表面12に配置される領域を異にするので、該光パターンP 8からは容易に区別することができる。すなわち、光パターンP8は、照準変更 ミラー6の回転に依存して線L8に沿って移動するが、この線L8は検出器13 のます目のほぼ対角線であり、点P20はそこから離れているからである。 この実施形態の反射ミラー56は、複雑で、3つの異なる面から形成され、符 号21で示されるその内の一面は、45°の斜め板であり、光線8を直角に反射 するように設計されている。他の2つの面22,23は、回転軸7に略垂直に( しかしながら、実際には約60°〜120°の範囲で変化することができる角度 で)、前記面21の両端に配置されており、ダイオード19からの光線20を、 以下に説明する理由により本実施形態において2つ存在しているスターセンサお よび位置合わせセンサ10a,10bに戻す。 照準変更ミラー6が回転すると、センサ10aあるいはセンサ10bの光学系 により遮られる光線8の反射プロットが当然に延長される面21の全長にわたっ て移動する。それらによって検出器13のます目上に形成される光のプロットも 移動し、したがって、容易に適用可能な感知表面12が照準変更ミラー6の典型 的な動きと比較して非常に小さいという問題が生じる。この問題は、光がほぼ対 角線、言い換えれば、図2aの線L8に沿って端から端までたどるように検出器 13のます目を設計するステップを採用するならば、それほど厳しいものではな い。 二重の位置探知システムよりなる前記発明より、照準変更ミラー6の大きな動 作に役立つ他の方法は、以下に示されておりかつ図4aおよび図4bに明確に示 されている。これらの図においては、回転軸線7に平行に横方向かつ反対方向に 、相互に略対向させられている2つの位置合わせセンサ10a,10bに向けて 光線8を反射する2つの異なる反射ミラー56a,56bが配置されている。 この実施形態では、反射ミラー56a,56bは、照準変更ミラー6とは独立 しておりかつ、サポート面57a,57bを介して衛星本体に取り付けられてい る。前記反射ミラー56a,56bは、照準変更ミラー6の前方において、位置 合わせセンサ10a,10bに戻される光線20が他の反射ミラー56によって 遮られないように横方向に、かつ、照準変更ミラー6の全角度移動をカバーする ように長手方向に若干ずらして平行に配置されている。さらに正確には、符号6 iにより示される照準変更ミラーの極限角度位置においては、光線8iを占める 光線8の一部は、光点58iを形成するように照準変更ミラー6上において反射 され、光点59iを形成するようにサポート面57bに近接する反射ミラー56 b上において反射され、対応する光線8がダイオード像4を形成するように位置 合わせセンサ10bに戻される。照準変更ミラー6が回転すると、光線8の前方 の有効な部分の反射により生成された光点58,59は、光線に沿ってかつ細長 い面21bに沿って移動し、最終的に、位置58j,59j(59jは、細長い 面21bのサポート面57bの反対側の端部に近接している)を占める状態にな り、照準変更ミラー6の位置は、符号6jで示されかつ角度移動の中央位置に配 置される。明らかに、この光線8は上述した光線とは同一のものではないが、そ れらは、まさに位置合わせセンサ10bの感知表面12上にダイオード4の像を 形成することができる。さらに、他の光線8は、照準変更ミラー6および使用開 始されて対応する位置合わせセンサ10a上にダイオード4の像を形成し始める 他の反射ミラー56aの細長い面21aの一端に同時に光点58k,59kを形 成する。 光学システムの作用を理解するために、光線8が常に細長い面21a,21b の全体において反射されることを理解することが本質である。しかしながら、光 点59の外側の光線は、照準変更ミラー6の角度位置により該光線に付与され、 可変要素の形態で現れる傾斜角度の機能として、位置合わせセンサ10の側方に 戻され、そのために、図4bに示されるように左方向に(光点58を超えて垂直 に、光点59を超えて水平に)失われる。 照準変更ミラー6が、符号6mで示される位置における移動の他端に向けて回 転し続けると、光点は、細長い面21aの他端に配される位置58m,59mに 向けて移動し、光線8は、もはや他の反射ミラー56bには到達しなくなる。 ダイオード4からの光が観測器1からの光とは反対方向の経路(ダイオード4 を含む観測器の焦点面から照準変更ミラー6)に沿って通過するという事実によ り、この発明の性能が保証する。 具体的な例では、照準変更ミラー6は、30°の全角度移動範囲を有する。そ の結果、照準線Lは60°移動され、これは公知の衛星の例における最大のもの に近い。感知領域12は、26°の視野の角度に対して各側に沿って1024の 像点を有する検出器13のます目となるように選択される。このことは、視野の 角度が√2.26°であること、すなわち対角線(線L8)に沿って約37°で あることを意味する。面21は、回転軸7に対して45°傾斜しているが、これ は本質的なものではなく、必ずしも最適なものでもない。感知表面22は、約− 2.5と+4.5等級の間の星を検知する。したがって、常に少なくとも1つを 配置することができる。さらに、2つの位置合わせセンサ10を一緒に使用した 最適な精度で衛星の方位を演繹することができるようにするために、星の照準線 (円錐状部17の軸線に一致する図2中の符号S)と位置合わせセンサ10との 間に約60°の角度(90°に近ければ有利であり、少なくとも45°とすべき である)がある。このことは、各センサの各々が常に1つの星を見ることができ るので可能である。 検出器のます目の一辺が19.5mmである場合、あるいは、各像点の一辺が 1.9ミクロンである場合には、光点P20およびパターンP8内の点は、焦点 ぼけ、収差および回折によって2、3あるいは4像点以上に延びるスポットの形 態で現れる。光学システム11は、光線8を完全に焦光させるように設計されて いないが、むしろ、各々がダイオード4の1つからの光に対応する小さく分離さ れた光点を形成するように設計されている。恒星センサにおいて使用される光点 の位置を推定するために使用される重力法の中心が、点と見なされる関連する光 源の投影に等価な光点の中心を計算するために、(ダイオード4,19および検 知された星から発せられる)各光点に対して使用される。これは、観測器1の方 位を計算するためにダイオード4からの光点の中心に対して繰り返される。この 到達水準の方法は、位置合わせセンサ10を用いたコンピュータにより実行され 、10中9の場合に照準線の方向に対する不確定性は、角度10秒より小さい。 これは、高度800kmにある衛星に対して地上で40mの位置決定の不確定 性に相当している。衛星位置の不確定性が25mであれば、二次的に蓄積された 不確定性は約50mであり、同一条件下において、この発明が使用されない場合 の800mという値と比較されるべきものである。 この発明に対しては、他のシステムを設計することもできる。すなわち、照準 変更ミラーを有しない観測器が使用されるならば、反射ミラーはより小さくする ことができる。図5に示されれたこの形式の実施形態において符号25により参 照されエッジ28により画定される2つの面26,27よりなり、その一方は、 観測器1上のダイオード4からの光線8を(照準変更ミラーを有する場合の相当 する方法とは異なり、狭い視野で)位置合わせセンサ10に向けて反射するよう に設計され、その他方は、位置合わせセンサ10内のダイオード19からの光線 20を反射するのに用いられる。符号29は、観測器の視野および受け入れる寄 生放射(parasite radiation)を制限する1つのスクリーンを示している。光線 8は、ミラー25によって反射され、光線20は、そこに形成されている穴55 を通過させられる。前と同じように、観測器1の方向は、位置合わせセンサ10 の感知表面上における異なるダイオード4および19に相当する光点の位置を計 測し、それらを位置合わせセンサ10の方向に相関させ、恒星基準あるいは他の 基準あるいは予め知られたものから演繹することにより推定される。また、反射 ミラー25の方位が周知である場合には、ダイオード19および面27は省略さ れる。 これらの位置は、前の例におけるものと同一の条件下で、特に、同一の位置合 わせセンサを用いるので、さらに正確であり、照準線の方位の不確定性は、たっ たの角度3秒である。我々は、地上における位置決定の不確定性は、(位置決定 誤差のみにより)高度800kmの衛星に対して12mであり、追加の衛星位置 決定不確定性の25mを見込んでも、(二次的蓄積により)30mであると即座 に推定することができる。 以下に、この発明の他の側面を説明する。これは、照準変更ミラーを有する光 学的観測器のための可動スクリーンシステムである。図6は、構造内において、 穴31が切り取られた膜よりなる2つのスクリーン30a,30bを使用するシ ステムを示している。穴31の形状は、この場合、楕円状であり、それらの表面 領域は、観測器の視野の幅に用いられる。これらのスクリーンは照準変更ミラー 6の前方に配置されているので、それらは、照準変更ミラーと協調して移動させ られ、かつ、穴31を照準フィールド上に保持する。その結果、各スクリーン3 0の膜は、2つのローラ32,33間に張られ、ローラにはスクリーンの両端が 巻き付けられ、かつ、少なくとも1つのローラは、モータ34によって駆動され かつ他方は冗長システムを構成するように、同様の方法により他のモータによっ て駆動されてもよい。 ローラ32,33は、(位置合わせセンサ10および照準変更ミラー6のヒン ジピン7をも支えている)支持フレーム36において回転する軸35に接続され 、バネ37は、スクリーン30に常に張力をかける回転方向に軸35の1つに沿 って力を付与する。バネ37は、コイルバネあるいは渦巻きバネであり、その剛 性は、ローラ33が作動するときに該ローラ33の回転をさほど変動させない力 を付与するように十分に小さいものである。モータ34が各ロータ32,33に 用いられる場合には、そのモータ34の内の一方を制御すると同時に制御されて いない軸35に沿って張力を付与するために、バネ37も各ローラ32,33に 取り付けられる。 ケーブル38は、ローラ32,33間に、スクリーン30に平行に張られ、好 ましくはスクリーンの両側に分配されている。それらの端部は、実際にはプーリ 39に巻回され、そのいくつか(ケーブル38毎に1つ)は、軸35に精密に固 定され、他のものは、軸35に沿ってスライド可能に据え付けられており、バネ 37と同様の図示しないバネによって、スクリーン30と同時にケーブル38に 張力を付与するように機能する。 ケーブル38の目的は、単一のモータ34で2つのローラ33を同時に駆動す ることであり、付随的には、スクリーン30の動作の動的な補償を行うことであ る。 モータ34が回転すると、スクリーン30は、一方向に移動し、かつケーブル 38は他方に移動する。これは、スクリーン30およびケーブル38の移動量が バランスさせられるように、それらが同様の線質量を有するように選択される理 由である。厳密に言えば、スクリーン30は、線質量を均等化するために補強部 材40により穴31の前方において安定させられるべきである。 スクリーン30およびケーブル38の展張方向は、(軸35の方向を考慮して )図6に示されるように交差させられていることを明記しておく。これにより、 反対方向に回転するローラ32,33およびプーリ39の運動モーメントが相殺 される。 照準変更ミラー6およびそのモータ(図示略)およびモータ34の運動モーメ ントも、適当なギヤ比およびホイール重量を有する適当な数のギヤ機構を使用す ることのみが必要であることを証明している仏国特許第93.04953号に開 示された原理を適用することにより、相殺される。
【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1995年11月20日 【補正内容】 また、温度変化により生ずる膨張が、観測器支持構造物を変形させ、特に、衛 星上においては、太陽に照らされる表面と影となる表面との間にきわめて大きな 温度差を呈する。 これら全ての事情は、たとえ衛星自体が数10メートルの範囲内に配置されて いても、高度800キロメートルに配されている衛星において地上における80 0メートルの位置決定の不確定性に相当する角度約200秒よりも高い精度で観 測装置の照準線を調整することが不可能である理由を説明するものである。この 相違は、地上における視界の位置の改良が、特に、観測器の方向あるいはその照 準線の質に依存することを示している。 この発明は、特に、この方向の不正確さという問題を、その最も概括的な形態 において、観測器の焦点面に近接して観測器に精密に固定され、少なくとも2つ の点よりなる第1の光パターン源と、前記観測器およびこのシステムが固定され た宇宙船に既知角度で固定される光センサと、前記パターン源からセンサに光を 反射するように配置された反射ミラーとを具備し、該ミラーが、前記センサある いは(存在する場合には)前記照準変更ミラーのいずれかに精密に固定されるシ ステムによって解消することを目的としている。 センサ上における光パターンの像の位置は、観測器の方向付けを表している。 システムが他の特定の部材を含んでいない場合には、反射ミラー(これを照準変 更ミラーと混同してはならない)の方向付けは、正確に知られていなければなら ず、それは、例えば、センサに精密に固定されているサポート上に注意深く据え 付けられる場合には可能である。 特に、光センサは、実際に頻繁に衛星において使用されるスターセンサよりな っている。 請求の範囲 1. 宇宙船に搭載された観測器(1)の角度位置探知システムであって、前記 観測器が一の焦点面と一の任意的な照準変更ミラー(6)とを具備し、前記シス テムが、 前記焦点面から遠くない位置に配置され少なくとも2つの点からなる第1の光 パターン源(4)と、 前記宇宙船に既知方位で固定される光センサ(10,43)と、 前記光源からの光を前記センサに反射するように配置される前記任意の照準変 更ミラー(6)あるいは前記センサ(10,43)のいずれかに精密に取り付け られる反射ミラー(9,25,56)とを具備することを特徴とする観測器の角 度位置探知システム。 2. 前記センサ(10)に固定された第2の光パターン源(19)を具備し、 前記反射ミラー(25,56)が該第2の光パターン源(19)からの光をセン サ(10)に反射するように配置されていることを特徴とする請求項1記載の角 度位置探知システム。 3. 少なくとも前記第1の前記光パターンが、発光させられる光ファイバ(4 1)の分岐光線の端部(42)よりなることを特徴とする請求項1記載の角度位 置探知システム。 4. 前記光センサ(43)が、それに固定されるスターセンサ(46)ととも に使用されることを特徴とする請求項1記載の角度位置探知システム。 5. 前記光センサ(10)もスターセンサであることを特徴とする請求項1記 載の角度位置探知システム。 6. 前記光センサが、第1のカテゴリーの波長を反射し、他のカテゴリーの波 長を透過するハーフミラー(15)を具備し、検知される星は前記カテゴリーの 内の一方から光を放射し、光源は他方のカテゴリーから光を放射することを特徴 とする請求項5記載の角度位置探知システム。 7. 前記ミラーが、一定角度をなす2つの平坦面(26,27)よりなり、各 々が前記光パターンの内の一方を受け止めることを特徴とする請求項2記載の角 度位置探知システム。 8. 前記反射ミラー(9)が、前記照準変更ミラー(6)に固定されているこ とを特徴とする請求項1記載の角度位置探知システム。 9. 前記反射ミラーが、照準変更ミラーに設けられた穴(55)の表面上に形 成されていることを特徴とする請求項8記載の角度位置探知システム。 10. 前記反射ミラー(56)が、固定されるとともに、前記照準変更ミラー の回転軸線(7)に直交して延び、かつ、前記第1の光パターン源からの光を前 記照準変更ミラー(6)の回転軸線(7)の一側に反射する少なくとも1つの面 (21)と、前記回転軸線にほぼ直交し、第2の光源からの光を反射する少なく とも1つの面(22,23)とを具備することを特徴とする請求項2記載の角度 位置探知システム。 11. 第2の反射ミラー(56)を具備し、前記2つの反射ミラーが固定され るとともに、各々が、前記照準変更ミラー(7)の回転軸に直交して延びる1つ の面(21)を具備し、かつ、各々が前記回転軸の一側に第1の光パターン源か らの光を反射し、前記宇宙船に既知の方向で固定され前記第2の反射ミラーが前 記第1の光パターン源からの光を反射する第2のセンサ(10)を具備し、前記 反射ミラーおよび光センサは、光センサが、第1の光パターン源からの光を補足 的な部分において受け止めるように配置され、かつ、前記照準変更ミラー(6) の角度移動によって重ね合わせられることを特徴とする請求項1記載の角度位置 探知システム。 12. 前記光センサ(10)が、少なくとも45°の角度をなす恒星観測軸線 を具備するスターセンサであることを特徴とする請求項11記載の角度位置探知 システム。 13. 光センサが、方形状の感知領域(12)を具備し、前記第1の光パター ン源(4)からの光が、前記照準変更ミラーの回転によってこの表面の対角線( L8)に沿って移動することを特徴とする請求項1から請求項14のいずれかに 記載の角度位置探知システム。 14. 前記反射ミラーが、前記第2の光源からの光が前記第1の光源の対角線 から離れた感知表面状に反射されるように方向付けられていることを特徴とする 請求項2または請求項13記載の角度位置探知システム。 15. 前記照準変更ミラーを有する観測器(1)が、該照準変更ミラー(6) の前方に貫通部(31)を有する移動スクリーン(30)とともに使用されるこ とを特徴とする請求項1記載の角度位置探知システム。 16. 前記貫通部を有する移動スクリーンが、2つのローラ間に張られ、スク リーンと同一の線重量を有するケーブル(38)が、前記ローラの他側に張られ ていることを特徴とする請求項15記載の角度位置探知システム。 17. 前記ケーブルおよびスクリーンがローラに交差して張られていることを 特徴とする請求項16記載の角度位置探知システム。 18. 前記ケーブルが、前記ローラ回りに回転しかつ前記ローラにバネによっ て連結されているプーリ(39)によって、ローラ間に張られていることを特徴 とする請求項16記載の角度位置探知システム。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 観測器(1)の角度位置探知システムであって、前記観測器に固定された 光パターン源(4)と、方向基準が設けられた、反射ミラー(9,25,56) および光センサ(10,43)とを具備し、前記ミラー(9,25,56)が、 光源(4)からの光をセンサ(10)に反射するように配置されていることを特 徴とする観測器の角度位置探知システム。 2. 前記センサ(10)に固定された第2の光パターン源(19)を具備し、 前記反射ミラー(25,56)が該第2の光源(19)からの光をセンサ(10 )に反射するように配置されていることを特徴とする請求項1記載の角度位置探 知システム。 3. 前記光パターンが、観測器の焦点面に近接配置され、かつ、観測器(1) の表面(2)に固定される少なくとも2つの疑似点光源を具備することを特徴と する請求項1記載の角度位置探知システム。 4. 前記光源が、光ファイバ(41)の分岐光線の端部(42)に配置されて いることを特徴とする請求項3記載の角度位置探知システム。 5. 前記光センサ(43)が、それに固定されるスターセンサ(46)ととも に使用されることを特徴とする請求項1記載の角度位置探知システム。 6. 前記光センサ(10)もスターセンサであることを特徴とする請求項1記 載の角度位置探知システム。 7. 前記光センサが、第1のカテゴリーの波長を反射し、他のカテゴリーの波 長を透過するハーフミラー(15)を具備し、検知される星は前記カテゴリーの 内の一方から光を放射し、光源は他方のカテゴリーから光を放射することを特徴 とする請求項6記載の角度位置探知システム。 8. 前記ミラーが、一定角度をなす2つの平坦面(26,27)よりなり、各 々が前記光パターンの内の一方を受け止めることを特徴とする請求項2記載の角 度位置探知システム。 9. 前記観測器が、照準変更ミラー(6)を完備していることを特徴とする請 求項1記載の角度位置探知システム。 10. 前記反射ミラー(9)が、前記照準変更ミラー(6)に固定されている ことを特徴とする請求項9記載の角度位置探知システム。 11. 前記反射ミラーが、照準変更ミラーに設けられた穴(55)の表面上に 固定されていることを特徴とする請求項10記載の角度位置探知システム。 12. 前記反射ミラー(56)が、固定されるとともに、前記照準変更ミラー の回転軸線に直交して延び、かつ、前記第1の光源からの光を前記照準変更ミラ ー(6)の回転軸線(7)の一側に反射する少なくとも1つの面(21)と、前 記回転軸線にほぼ直交し、第2の光源からの光を反射する少なくとも1つの面( 22,23)とを具備することを特徴とする請求項2または請求項9記載の角度 位置探知システム。 13. 第2の反射ミラー(56)を具備し、前記2つの反射ミラーが固定され るとともに、各々が、前記照準変更ミラーの回転軸に直交して延びる1つの面( 21)を具備し、かつ、各々が前記回転軸の一側に第1の光源からの光を反射し 、前記第2の光センサ(10)に、前記第2の反射ミラーが第1の光源からの光 を反射する方向基準が設けられ、前記反射ミラーおよび光センサは、光センサが 第1の光源からの光を補足的な部分において受け止めるように配置され、かつ、 前記照準変更ミラー(6)の角度移動によって重ね合わせられることを特徴とす る請求項9記載の角度位置探知システム。 14. 前記スターセンサ(10)が、少なくとも45°の角度をなす恒星観測 軸線を具備することを特徴とする請求項2または請求項6記載の角度位置探知シ ステム。 15. 光センサが、方形状の感知領域(12)を具備し、前記第1の光源(4 )からの光が、前記照準変更ミラーの回転によってこの表面の対角線(L8)に 沿って移動することを特徴とする請求項1記載の角度位置探知システム。 16. 前記反射ミラーが、前記第2の光源からの光が前記第1の光源の対角線 から離れた感知表面上に反射されるように方向付けられていることを特徴とする 請求項2または請求項15記載の角度位置探知システム。 17. 前記照準変更ミラーを有する観測器(1)が、該照準変更ミラー(6) の前方に貫通部(31)を有する移動スクリーン(30)とともに使用されるこ とを特徴とする請求項7記載の角度位置探知システム。 18. 前記貫通部を有する移動スクリーンが、2つのローラ間に張られ、スク リーンと同一の線質量を有するケーブル(38)が、前記ローラの他側に張られ ていることを特徴とする請求項17記載の角度位置探知システム。 19. 前記ケーブルおよびスクリーンがローラに交差して張られていることを 特徴とする請求項18記載の角度位置探知システム。 20. 前記ケーブルが、前記ローラ回りに回転しかつ前記ローラにバネによっ て連結されているプーリ(39)によって、ローラ間に張られていることを特徴 とする請求項18記載の角度位置探知システム。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU4197197A (en) * 1996-09-17 1998-04-14 Allied-Signal Inc. Satellite attitude sensor using thermal imaging
DE19927012C1 (de) * 1999-06-07 2001-01-18 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Kalibrationseinrichtung für die Orientierungsparameter von digitalen optoelektronischen Sensorsystemen in Trägersystemen zur Fernerkundung
FR2818469B1 (fr) * 2000-12-14 2006-11-24 Cit Alcatel Dispositif de determination de la direction visee par un faisceau emis depuis un satellite en orbite et satellite equipe d'un tel dispositif
FR2876459B1 (fr) * 2004-10-07 2007-03-30 Eads Astrium Sas Soc Par Actio Systeme optique a pointage variable et procede mettant en oeuvre un tel systeme
DE102007060835A1 (de) * 2007-12-18 2009-06-25 Epcos Ag Strahlungssensor zum Erfassen der Position und Intensität einer Strahlungsquelle
US20110317153A1 (en) * 2010-06-24 2011-12-29 Apple Inc. Laser peak energy point calibration method and apparatus
US10365351B2 (en) * 2017-03-17 2019-07-30 Waymo Llc Variable beam spacing, timing, and power for vehicle sensors
CN108426523A (zh) * 2018-03-02 2018-08-21 北京空间技术研制试验中心 一种精度基准转移方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2368042A1 (fr) * 1976-10-18 1978-05-12 Sfim Procede et dispositif pour corriger le pointage d'un illuminateur optique sur une cible visee.
US4123164A (en) * 1977-01-03 1978-10-31 The Singer Company Autocollimating assembly for the self-calibration of a stellar navigational system
US4187422A (en) * 1977-12-05 1980-02-05 The Singer Company Internal reference for stellar tracker
US4154532A (en) * 1978-04-20 1979-05-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High precision optical alignment system
FR2475208A1 (fr) * 1980-02-01 1981-08-07 Thomson Csf Systeme de designation d'objectif par laser
US4740682A (en) * 1986-07-23 1988-04-26 Michael Frankel Optical tracking, focusing, and information receiving device including a pyramidal light splitter

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