Satellite attitude sensor using thermal imaging

Details Satellite attitude sensor using thermal imaging Satellite attitude sensor using thermal imaging

G - Physics

01

C

G01C 21/24 (2006.01) B64G 1/32 (2006.01) B64G 1/36 (2006.01) B64G 3/00 (2006.01) G01C 21/02 (2006.01) G01S 3/786 (2006.01) G06T 7/60 (2006.01)

Patent

CA 2186211

The present invention provides a method for distinguishing a boundary of an object, and the object itself, from its background. In the method electromagnetic radiation is detected from at least two fields of view substantially spanning the boundary of the object and background adjacent to the boundary and superimposed or overlaid as images onto a detector. The method includes correlating spatial transitions in intensity of the overlaid images on the detector with a boundary of the object. When used for determining the attitude of a satellite with respect to the earth, the detector is a thermal infrared detector thereby providing a sharp contrast between the thermal emission of the earth and cold space. The invention provides a simple, effective method and device for determining satellite orientation and/or attitude with respect to a thermal infrared-emitting target body. The sensor includes a segmented limb-looking mirror to provide multiple fields-of-view within the field-of-regard and superimposing these fields-of-view as images onto a common detector. The required resolution can be obtained while providing a wide range of operational orbital altitudes. Multiple channels in a modular form provide redundancy, improved accuracy, and the opportunity of providing more diverse configurations. The utilization of uncooled microbolometer arrays as imaging detectors removes the requirement for additional cooling equipment thereby providing a low cost, small size and low mass sensor with configurational flexibility.

La présente invention offre une méthode pour distinguer les limites d'un objet, et l'objet lui-même, du fond sur lequel il se détache. Suivant cette méthode, un rayonnement électromagnétique est détecté selon au moins deux champs visuels qui couvrent essentiellement les limites de l'objet et le fond adjacent et sont superposés sous forme d'images dans un détecteur. Des transitions spatiales dans l'intensité des images superposées sur le détecteur sont corrélées avec les limites de l'objet. Pour déterminer l'attitude d'un satellite par rapport à la Terre, on utilise un détecteur infrarouge thermique, ce qui permet d'obtenir un contraste marqué entre l'émission thermique de la Terre et l'espace froid. L'invention offre une méthode et un dispositif simples et efficaces pour déterminer l'orientation et(ou) l'attitude du satellite par rapport à un corps cible émetteur de rayonnement infrarouge thermique. Le capteur comprend un miroir à facettes orienté vers le limbe afin de produire de multiples champs visuels à l'intérieur du champ de fixation et de superposer ces champs visuels sous la forme d'images dans un détecteur commun. La résolution nécessaire peut être obtenue tout en permettant une grande variété d'altitudes orbitales opérationnelles. Des canaux multiples sous forme modulaire permettent la redondance, une précision accrue et la diversification des configurations. L'exploitation de réseaux de microbolomètres non refroidis comme détecteurs imageurs supprime la nécessité d'équipement de refroidissement supplémentaire, ce qui permet de disposer d'un capteur bon marché, de petite taille et de faible masse à configuration souple.

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