Brevet FR2690738A1 — publié le 19931105

La présente invention concerne un capteur de soleil pour axes des Z, destiné à déterminer la position de satellites, dans lequel le point d'incidence de la lumière solaire arrivant par une fente sur une rangée de détecteurs composée d'une pluralité de détecteurs individuels est utilisé pour déterminer l'angle d'incidence. Les capteurs de soleil pour axes des Z, destinés à déterminer la position de satellites sont en soi connus Le document "Spacecraft Attitude Determination and Control" de James R Wertz, D Reidel Publishing Company, 1985, décrit les principes de la détermination de la position de sattelites et propose d'utiliser entre autres la position relative du soleil par rapport au système de coordonnées du satellite La figure 1 schématique représente de manière simplifiée une telle détermination de position au moyen de capteurs de soleil "S" désigne le vecteur du soleil, a l'angle de la projection du vecteur du soleil sur le plan XZ par rapport à l'axe des Z et,3 l'angle de la projection du vecteur de soleil sur le plan YZ par rapport à l'axe des Z La détermination de position nécessite donc dans l'art antérieur pour ces angles a et f 3 deux capteurs de soleil disposés selon un angle de 900 l'un par rapport à l'autre. Dans ces capteurs de soleil connus de la demanderesse, le point d'incidence de la lumière solaire arrivant par une fente sur une rangée de détecteurs composée de 2048 détecteurs disposés les uns à côté des autres est utilisé pour déterminer l'angle d'incidence Pour pouvoir mesurer les deux angles a et il, il est nécessaire d'utiliser, comme cela a déjà été mentionné, deux détecteurs ou têtes de détection de ce type disposés selon un angle de 900 et partant, également deux rangées de détecteurs avec l'électronique de lecture correspondante, plus un boîtier électronique pour le système de réglage de position. L'invention a pour objectif de créer un capteur de soleil du type initialement mentionné qui permette de déterminer les angles a et,1 avec un seul capteur et une seule rangée de détecteurs. 1 i O Cet objectif est atteint par le fait que la fente d'entrée de lumière S du masque disposé à une certaine distance au-dessus de la rangée de détecteurs d'un plan de champ de mesure est rectangulaire ou présente un angle défini et que l'angle d'incidence a de la lumière solaire des détecteurs éclairés (par exemple détecteur(s) I à 2000) de la première moitié de la rangée de détecteurs et l'angle d'incidence f S des détecteurs éclairés (par exemple détecteur(s) 2001 à 4000) de l'autre moitié de la rangée de détecteurs sont lus simultanément à la sortie de l'électronique de lecture et calculés dans une électronique d'exploitation montée à la suite. Selon des configurations et développements de l'invention: les valeurs finales maximales des angles mesurables ainsi que les angles en position centrale (soleil perpendiculaire à la fente) sont déterminés à partir de la disposition géométrique de la fente d'entrée à la distance (a) du plan de formation d'image et du décalage latéral par rapport à celui-ci; la distance (a) et le décalage latéral par rapport au plan de formation d'image sont réglables; la rangée de détecteurs est disposée avec son support, les câbles, l'électronique de lecture ainsi que l'électronique d'exploitation dans un boîtier commun; Il convient à présent de décrire un exemple de mise en oeuvre de l'invention représenté sur les dessins, sur lesquels: la figure 1 représente une vue schématique de la détermination de position au moyen d'un capteur de soleil selon l'art antérieur; la figure 2 représente une vue en perspective de la structure d'un exemple de mise en oeuvre d'un capteur de soleil pour la détermination simultanée des angles a et P 8. L'idée générale de l'invention réside dans le fait qu'une configuration appropriée de la fente d'entrée de lumière et un agencement approprié de la rangée de détecteurs permettent de réaliser la détermination des angles a et 3 avec un seul capteur et une seule rangée de détecteurs, le principe de mesure utilisé jusque là pouvant être conservé On utilise donc la position dans l'espace ou le point d'incidence sur une surface disposée à une distance "a", de la lumière arrivant par une fente "S" pour déterminer l'angle d'incidence. Afin de déterminer le point d'incidence de la lumière, on utilise comme jusque là des détecteurs photosensibles qui sont disposés les uns derrière les autres à une distance définie et en ligne De tels agencements existent sous les formes les plus diverses en fonction du nombre de détecteurs et du principe de fonctionnement Pour détecter les détecteurs éclairés, les tensions de tous les détecteurs sont lues à des intervalles de temps périodiques Cette lecture s'effectue en série, c'est-à-dire que les tensions des détecteurs 1 à N se trouvent les unes après les autres dans le temps à la sortie de l'électronique de lecture de la rangée de détecteurs, lesquelles tensions sont proportionnelles à l'incidence de la lumière sur le détecteur correspondant. Des rangées de détecteurs de ce type sont agencées soit sur des photodiodes soit sur des CCD (charge coupled devices) Dans le présent exemple de mise en oeuvre, on part d'une rangée de détecteurs comportant 4000 détecteurs individuels L'état d'irradiation de chaque détecteur individuel numéroté est lu à la sortie de l'électronique de lecture Une électronique d'interprétation montée en aval calcule ensuite à partir des numéros des détecteurs éclairés le ou les angle(s) d'incidence. Comme on le voit sur la figure 2, la fente d'entrée S du masque est rectangulaire D'autres angles peuvent éventuellement également être utilisés en vue d'une optimalisation Lorsque la lumière arrive exactement perpendiculairement le vecteur de soleil est alors perpendiculaire à la surface du capteur ( a = 00, f 3 = 0 ) -, les représentations de fente éclairent les détecteurs portant les numéros 1000 à 3000 Lorsque les rayons du soleil arrivent selon d'autres angles, cela entraîne un déplacement de la représentation de fente sur le plan de formation d'image Dans la plage de mesure valable, c'est-à-dire dans la zone de déplacement du point E de la représentation de fente sur le plan de formation d'image, l'angle d'incidence a peut être déterminé à partir du (des) détecteur(s) éclairé(s) compris dans les numéros I à 2000 et l'angle d'incidence P à partir du ou des détecteur(s) éclairé(s) compris dans les numéros 2001 à 4000 Les valeurs finales maximales des angles mesurables ainsi que l'angle pour la position centrale dans laquelle les détecteurs 1000 à 3000 sont éclairés sont déterminés à partir de la disposition géométrique de la fente d'entrée par rapport au plan de formation d'image (distance, décalage latéral) et peuvent être réglés du point de vue des techniques de construction La rangée de détecteurs et son support ainsi que l'électronique de lecture et l'électronique d'exploitation sont de préférence disposées dans un boîtier commun. REVENDICATIONS 1 Capteur de soleil pour axes des Z, destiné à déterminer la position de satellites, dans lequel le point d'incidence de la lumière solaire arrivant par une fente sur une rangée de détecteurs composée d'une pluralité de détecteurs individuels est utilisé pour déterminer l'angle d'incidence, caractérisé par le fait que la fente d'entrée de lumière S du masque disposé à une certaine distance au-dessus de la rangée de détecteurs d'un plan de champ de mesure est rectangulaire ou présente 1 i O un angle défini et que l'angle d'incidence a de la lumière solaire des détecteurs éclairés (par exemple détecteur(s) 1 à 2000) de la première moitié de la rangée de détecteurs et l'angle d'incidence f 3 des détecteurs éclairés (par exemple détecteur(s) 2001 à 4000) de l'autre moitié de la rangée de détecteurs sont lus simultanément à la sortie de l'électronique de lecture et calculés dans une électronique d'exploitation montée à la suite. 2 Capteur de soleil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les valeurs finales maximales des angles mesurables ainsi que les angles en position centrale (soleil perpendiculaire à la fente) sont déterminés à partir de la disposition géométrique de la fente d'entrée à la distance (a) du plan de formation d'image et du décalage latéral par rapport à celuici. 3 Capteur de soleil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la distance (a) et le décalage latéral par rapport au plan de formation d'image sont réglables. 4 Capteur de soleil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la rangée de détecteurs est disposée avec son support, les câbles, l'électronique de lecture ainsi que l'électronique d'exploitation dans un boîtier commun.