Satellite attitude sensor using thermal imaging

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

B - Operations, Transporting

64

G

B64G 1/36 (2006.01) B64G 3/00 (2006.01) G01S 3/786 (2006.01)

Patent

CA 2266679

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 (36). 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 (36) 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 (32) to provide multiple fields-of-view within the field-of-regard and superimposing these fields-of-view as images onto a common detector (36). The required resolution can be obtained while providing a wide range of operational orbital altitudes. The attitude of the satellite can vary by a large angle from the minimal orientation while still permitting an accurate determination of attitude. 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 and no moving parts.

L'invention porte sur un procédé permettant de distinguer le contour d'un objet, et l'objet lui-même, d'un fond, consistant à détecter le rayonnement électromagnétique d'au moins deux champs de vision englobant sensiblement le contour de l'objet et le fond voisin du contour apparaissant dans un détecteur (36) sous forme d'images en superposition ou en recouvrement. Le procédé consiste à corréler les transitions spatiales en intensité des images superposées dans le détecteur avec le contour de l'objet. Le détecteur utilisé pour déterminer l'attitude d'un satellite par rapport a la terre, est un détecteur (36) du type thermique à infrarouge, avec lequel on obtient un fort contraste entre le rayonnement thermique de la terre et l'espace froid. L'invention présente un procédé et un dispositif simples et efficaces de détermination de l'orientation et/ou de l'attitude d'un satellite par rapport à une cible thermique émettrice d'infrarouge. Le détecteur comporte un miroir segmenté (32) en forme de limbe fournissant plusieurs champs de vision à l'intérieur du champ visuel qui sont superposés sous forme d'images dans un détecteur classique (36). La résolution souhaitée peut être obtenue pour une large plage d'altitudes orbitales opérationnelles. L'attitude du satellite peut varier d'un angle important par rapport à l'orientation minimale tout en permettant une détermination précise de l'altitude. L'existence de plusieurs canaux modulaires assure la redondance et une plus grande précision, tout en offrant la possibilité de configurations diversifiées. Le recours à des réseaux de microbolomètres non refroidis comme détecteurs d'imagerie permet de se passer d'équipement additionnel de refroidissement; on obtient ainsi un détecteur économique, de taille réduite, de faible masse, avec une flexibilité de configuration et sans pièces mobiles.

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