Способ определения отклонения координат солнца относительно базовой системы координат

(1 Ц 201 1 20 01 21 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К ПАТЕ риентации космиз ориентаци наземных сол й эффект дост енному способ зводится таким х сигналов св а величине эле ью освещенн хКомитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Институт космических исследований ЯН СС(73) Институт космических исследований РАН(64) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯКООРДИНАТ СОЛНЦА ОТНОСИТЕЛЬНО БАЗОВОЙ СИСТЕ МЫ КООРДИНАТ(57) Изобретение относится к навигационной тнике и, в частности, может быть использован системах оопределениитакже наТехническипо предложпотока проиэлектрическиментов равнного полностэлемента 5 ических аппаратов при и относительно Солнца, а нечных электростанциях игается за счет того, что у разделение светового образом, что сумма всех еточувствитепьных электрического сигнала одого светочувствительного2002214 падания точек а и с на эти элементы. Какследует изпостроения тени экрана (фиг, 4),координаты точек Ь в системе координатОХУ равны В 1 =(Ь+д) - " Ь;Зх В 2 =-(Ь+д) " Ь;Яа 10 Взх =-(Ь+д) -Ях.аВ 4=(Ь+д) - "Ь; В 1=(Ь+д) -Ь;Я 20 В 2 у =(ь+д) 5 Ь; В з, =-(ь+д) -ь;Я В 4 у =-(Ь+д)Ь;3 где Яг 0, так как датчик чувствителен в полусфере ( у 90).Координаты точек а и с в системе ОХУ равны 35 Ф 40(2) Условия попадания точек Ь на элементы О с учетом выражений (1) можно записать в виде системы неравенств 2 Ь+дЬ 1 д; 50 2 Ь+д- Ь 2 х д 2 Ь+д - Ь з д;Изобретение относится к навигационной технике и, в частности, может быть использовано в системах ориентации космических аппаратов при определении их ориентации относительно Солнца, а также на наземных солнечных электростанциях.Известен способ определения отклонения координат Солнца относительно базовой системы координат, основанный на разделении светового потока Солнца двумя взаимно перпендикулярными светонепроницаемыми экранами, заключающийся в том, что преобразуют все части светового потока Солнца в электрические сигналы четырех светочувствительных элементов, лежащих в базовой плоскости, перпендикулярной обоим светонепроницаемым экранам, сравнивают значение электрических сигналов в каждой соответствующей паре светочувствительных элементов и по мере рассогласования определяют отклонение координат Солнца, На фиг. 1 изображен солнечный датчик в аксонометрии; на фиг, 2 - он же, вид сверху; на фиг. 3 - позиционная характеристика; на фиг. 4 показаны базовая система координат, в которой определяются координаты Солнца, и положение тени от крестообразного светонепроницаемого экрана; на фиг.5 - структурная схема устройства, реализу 30ющего заявленньй способ. Солнечный датчик содержит основание1. светонепроницаемый экран 2, с крестообразной крышкой 3, светочувствительныеэлементы 4-7. Устройство. реализующее заявленный способ, содержит солнечный датчик 8, ЭВМ 9 и исполнительный блок 10.ОХУЕ - система координат солнечного датчика; 3 - единичный вектор направления на Солнце с проекциями 3, Яу, Я на оси Х, У и Е; у- угол междунаправлением на Солнце и нормалью к плоскости ОХУ; Ь- высота светоэкранирующего экрана; 01, Р 2, Оз, 04светочувствительные элементы квадратной формы со стороной 2 хЬ, расположенные в квадрантах системы координат ОХУ на расстоянии д от осей системы; А 1, В 1, с 1, А 4, В 4, С 4- экран крестообразной формы; а 1, Ь 1, с 1 а 4, Ь 4, са - проекция крестообразного экрана на плоскость ОХУ в направлении -з(т,е; тень экрана от Солнца),Допустимый диапазон изменения направления на источник света 3 (т,е, диапазон, в пределах которого однозначно определяется вектор з) устанавливается из условия попадания точек Ь на соответствующие элементы О и одновременного непоа 1 х= С 1 х= а 2 х .С 2 х= азх= Сзх= а 4 х= С 4 х= Ь 1+ Ь+ г; а 1 у= Ь 1 у,Ь 1 х, С 1 у= Ь 1 у+ Ь+ Г;Ь 21 а 2 у= Ь 2 у+ Ь+ Г,Ь 2 х-Ь-Г, С 2 у= Ь 2 уЬзх-Ь-Г; азу= Ьзу 1ЬЗ Сзу= Ьзу Ь-ГЬ 4 х, а 4= Ь 4-Ь-Г;Ь 4 х+ Ь+ Г; С 4 у= Ь 4 у.2002214 2 ь+д- Ьзу д;2 ь+дь 4 у д; 10 1-4 (Ь+2 Тбки 1, генерируемые светочувстви 15 тельными элементами О пропорциональны их освещенной площади Г;(4) с 1 у 2 Ь+д; 1= 6(Я)Рь - 1, 2, 3, 4,(8) 20 25Как следует из выражения (1) и (2), система (4) является следствием системы (3) при условии гЬ. Выбирая 30 гу Ь 3 где=1+ г+ з+ 4.,Ь- 1 О;Ях5 д я (7) и (8), иэ уравнеУчитывая выражний (9) получают- " 1 0; гх7 или от О. 4; Яу-сЯу хПодставив уравнения (10) в Я =1 и разрешив его относитель0 том условия 30, получают авенство Я с учес (гг Таким образом, в соответст55 жениями(б)-(8) векторТопредел значно по величине гх, гу (9) в сл хС 1 ис выра где с - = Ь/1. ся одноий (5) и (6) освеО являются поплощадями Р: Условия непопадания точек а и с наэлементы О определяют в виде системы а 1 х 2 ь +д: сг. -(г ь+д);аэ,- (гь+д);с 4 х 2 ь+д; агу 2 ь+д;с эу- (2 Ь+д);а 4 у- (2 Ь +д). и подставляя выражения (1) в систему (3),получают систему неравенствЗх При выполнении усл щенные части элементо форме прямоугольниками ЗхЯ1 - (Ь + 1 ) ( Ь + - "- 1 ) . Р г = ( ь -- 1 ) ( ь + - ь );Зх 5 где 6(3) - коэффициент, зависящий от направления на источник.Конкретный вид зависимости 6(Я) не существенен для предлагаемого метода. важно только, чтобы зависимость 6 ф) была одинаковадля всех элементов О.Величины 1 являются измеряемыми. Используя И вычисляютс помощью выражений (10) и (11), Допустимые направления 5, определяемые условием (12) или эквивалентной ему системой (3), образуют четырехгранный угол, две грани которого проходят через ось ОХ, а две грани 5 - через ось ОУ. Все грани отклонены от оси ОЕ на уголмакс = агсс 9 с .При прохождении Солнца в плоскости ОУЕ позиционные характеристики имеют 10 вид, приведенный на фиг. 4, При Солнце в зените выходные сигналы всех светочувствительных элементов равны между собой15= 0,25огде 1 о - величина сигнала светочувствительного элемента с активной площадью 2 Ьх 2 Ь при р = 0 и при полном освещении его Сол нцем (без светоэкранирующего экрана);1- текущее значение выходногосигнала светочувствительного элемента.25Формула изобретенияСПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ КООРДИНАТ СОЛНЦА ОТНОСИТЕЛЬНО БАЗОВОЙ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ, заключающийся в разделе-" нии светового потока Солнца светонепроницаемым экраном на четыре части, преобразовании всех частей разделенного светового потока Солнца в электрические сигналы четырех светочувствительных элеУстройство, реализующее заявленный . способ, работает следующим образом. При освещении солнечного датчика 8 Солнцем или другим источником его выходные сигналы пропорциональны освещенной площади светочувствительных элементов 4 - 7 с учетом угла наклона световых лучей к базовой плоскости ОХУ. Выходные сигналы солнечного датчика 8 поступают на входы аналогоцифрового преобразователя, входящего в состав ЭВМ 9, По полученным сигналам ЭВМ вычисляет координаты единичного вектора направления на Солнце по формулам (10), (11). Вычисленное направление на Солнце индицируется или отрабатывается исполнительным блоком 10.Достоинством предлагаемого способа является высокая точность определения отклонения координат Солнца относительно базовой плоскости.(56) Катыс Г. П. Оптико-электронная обработка информации, М.: Машиностроение, 1973, с, 372.ментов, лежащих в базовой плоскости, перпендикулярно светонепроницаемому экрану, и вычислении координаты единичного вектора направления на Солнце, отличающийся тем, что световой поток Солнца разделяют так, что сумма всех электрических сигналов светочувствительных элементов равна величине электрического сигнала одного полностью освещенного светочувствительного элемента.(риг, 5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Редактор Т.Юрчикова Заказ 3169 Составитель Б,БарбашТехред М.Моргентал Корректор Н,Милюкова Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5