Sistema de metrología lateral y longitudinal.

Sistema de metrología de satélites para el vuelo en formación de satélites que comprende un satélite de referencia

(SR) y al menos dos satélites secundarios (SS1, SS2), comprendiendo el satélite de referencia (SR):

- una fuente óptica (FO) que emite un haz de luz destinado a iluminar al menos en parte los satélites secundarios (SS);

- un conjunto principal de detectores de luz (CCD) capaces de detectar luz procedente de los satélites secundarios;

- un circuito de medición (CI) que permite detectar el o los detectores que reciben luz de los satélites secundarios,

comprendiendo los satélites secundarios al menos un primer reflector que refleja la luz recibida del satélite de referencia hacia el conjunto de detectores de luz (CCD),

caracterizado porque el conjunto principal de detectores de luz (CCD) es una matriz de detectores y porque comprende unos primeros detectores nominales (PN, p1) que corresponden al punto de iluminación del conjunto de detectores cuando los satélites secundarios están situados de forma adecuada lateralmente con respecto al satélite de referencia, detectando el circuito de medición la distancia que separa a estos detectores nominales de los detectores iluminados por la luz reflejada por los satélites secundarios que de este modo determina el descentramiento lateral de los satélites secundarios con respecto a su posición nominal,

y porque el satélite de referencia (SR) comprende un anillo interferométrico (ES1, E1, ES2, E2) para compensar las distancias ópticas entre el satélite de referencia (SR) y los dos satélites secundarios (SS1, SS2), permitiendo una fuente luminosa (F) inyectar un haz de luz en un punto de inyección (ES1) de dicho anillo y permitiendo este transmitir este haz de luz a los dos satélites secundarios (SS1 y SS2) que retrorreflejan la luz que reciben hacia el anillo interferométrico, midiendo un detector acoplado a una salida del anillo interferométrico las fases respectivas de los haces de luz reflejados, insertándose dos dispositivos de compensación de caminos ópticos en dos brazos del anillo interferométrico que están situados a ambos lados del punto de inyección (ES1) del anillo interferométrico.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07111071.

Solicitante: THALES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 45, RUE DE VILLIERS 92200 NEUILLY SUR SEINE FRANCIA.

Inventor/es: LEYRE,XAVIER, Degrelle,Cyril, NAPIERALA,BRUNO, ABADIE,SUZANNE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas que utilizan la reflexión o rerradiación... > G01S17/42 (Medida simultánea de la distancia y de otras coordenadas (medida indirecta G01S 17/46))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas que utilizan la reflexión o rerradiación... > G01S17/89 (para la cartografía o la formación de imágenes)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA > ASTRONAUTICA; VEHICULOS O EQUIPOS A ESTE EFECTO (aparatos... > Vehículos espaciales > B64G1/10 (Satélites artificiales; Sus sistemas; Vehículos interplanetarios (transbordadores espaciales B64G 1/14; sistemas de radiotransmisión que utilizan satélites H04B 7/185))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas que utilizan la reflexión o rerradiación... > G01S17/74 (Sistemas que utilizan la rerradiación de ondas electromagnéticas que no sean ondas de radio, p. ej. identificación amigo-enemigo (IFF))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA > ASTRONAUTICA; VEHICULOS O EQUIPOS A ESTE EFECTO (aparatos... > Vehículos espaciales > B64G1/36 (que utilizan sensores, p. ej. sensores solares, sensores de horizonte)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas que utilizan la reflexión o rerradiación... > G01S17/48 (Sistemas de triangulación activos, p.ej. que utilizan la transmisión y reflexión de ondas electromagnéticas que no sean ondas de radio)

PDF original: ES-2469674_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de metrologïa lateral y longitudinal

La invenciïn se refiere a un sistema de metrologïa para satïlites que permite la localizaciïn de satïlites y, en particular, un sistema de metrologïa que permite a los satïlites localizarse los unos en relaciïn a los otros. Dicho sistema se puede aplicar, en particular, en los sistemas de vuelos en formaciïn de satïlites conocidos habitualmente en la tïcnica con la designaciïn “Free Flying”.

La invenciïn tambiïn se refiere a un sistema de control que permite controlar el desplazamiento y la orientaciïn de un satïlite secundario con respecto a un satïlite de referencia.

Tambiïn se puede aplicar a un sistema de compensaciïn de distancias entre satïlites.

Estado de la tïcnica Algunos sistemas utilizan varios satïlites que se desplazan de forma coherente entre sï. Es el caso, por ejemplo, del sistema de telescopios de alta energïa de nueva generaciïn, en los cuales la concentraciïn de los rayos de luz se hace por medio de varios satïlites. Estos satïlites deben, por tanto, conservar unas posiciones relativas los unos respecto a los otros que se puedan controlar. Para ello, es habitual utilizar un sistema de metrologïa tal como se describe, en particular, en el documento ï Recent advances and low cost concept for the gamma-ray lens project MAX ï, EXPERIMENTAL ASTRONOMY, vol. 20, diciembre de 2005, pïginas 455-464, XP002422675.

En un vuelo en formaciïn compuesto por dos satïlites, uno se puede considerar como satïlite “maestro” o satïlite de referencia, el otro como “esclavo” o satïlite secundario. El satïlite de referencia controla entonces los desplazamientos del satïlite secundario en funciïn de sus propios desplazamientos.

El satïlite de referencia comprende unos sistemas de seguimiento de trayectoria y constituye el satïlite sobre el cual se alinean los demïs satïlites de la formaciïn.

El o los satïlites secundarios comprende (n) unos medios de seguimiento de trayectorias y presentan, por lo tanto, unos medios de propulsiïn y/o de orientaciïn.

Por otra parte, un vuelo en formaciïn de varios satïlites para realizar una interferometrïa de apertura sintïtica precisa un conocimiento preciso de sus posiciones con respecto a un satïlite de referencia. El conocimiento de las posiciones lateral y longitudinal es respectivamente de +/-10 !m a 100 m y +/-100 !m a 100 m.

La interferometrïa de apertura sintïtica precisa una compensaciïn precisa de las distancias entre cada satïlite secundario y el satïlite de referencia. Esta compensaciïn depende de la longitud de coherencia que impone la anchura espectral (filtrada o no) de la fuente observada. Por lo general, la compensaciïn requerida es a escala nanomïtrica.

Las soluciones actualmente conocidas como el uso de una longitud de onda sintïtica (batido entre dos longitudes de onda contiguas) y la telemetrïa lïser son el objeto de sistemas instalados a bordo muy complejos y no ofrecen la precisiïn que se espera de la telemetrïa.

El objeto de la invenciïn es, por lo tanto, resolver este problema.

Resumen de la invenciïn La invenciïn se refiere, por lo tanto, a un sistema de metrologïa de satïlites para el vuelo en formaciïn de satïlites que comprende al menos un satïlite de referencia y un satïlite secundario. El satïlite de referencia comprende:

-una fuente ïptica que emite un haz de luz destinado a iluminar al menos en parte el satïlite secundario; -un conjunto principal de detectores de luz capaces de detectar luz procedente del satïlite secundario; -un circuito de mediciïn que permite detectar el o los detectores que reciben luz del satïlite secundario.

Ademïs, el satïlite secundario comprende al menos un primer reflector que recibe la luz recibida del satïlite de referencia y que la refleja hacia el conjunto de detectores de luz del satïlite de referencia.

De manera ventajosa, la fuente ïptica emite un haz de luz divergente.

Se preverï por tanto una lente de focalizaciïn de salida, encontrïndose la fuente ïptica situada a una distancia igual a dos veces la distancia focal de la lente.

De acuerdo con una forma preferente de realizaciïn de la invenciïn, dicho reflector es un retrorreflector.

Por otra parte, la invenciïn prevï que el conjunto principal de detectores es una matriz de detectores. Este conjunto de detectores comprende un primer detector nominal que corresponde al punto de iluminaciïn del conjunto de detectores cuando el satïlite secundario estï situado convenientemente con respecto al satïlite de referencia. El

circuito de mediciïn detecta la distancia que separa a este detector nominal de un detector iluminado por la luz reflejada por el satïlite secundario determinando de este modo el descentramiento lateral del satïlite secundario con respecto a su posiciïn nominal.

De acuerdo con otra forma de realizaciïn, el satïlite secundario comprende al menos tres reflectores cada uno de ellos destinado a reflejar la luz que proviene de la fuente ïptica hacia el conjunto principal de detectores del satïlite de referencia.

De preferencia, se preverï entonces que el satïlite secundario comprenda un segundo, un tercero, un cuarto y un quinto reflectores, estando cada uno de ellos destinado a reflejar la luz que proviene de la fuente ïptica hacia el conjunto principal de detectores del satïlite de referencia.

De manera ventajosa, dichos reflectores estïn situados a lo largo de un mismo plano. Del segundo al quinto reflectores estïn por tanto distribuidos, de preferencia, alrededor del primer reflector.

De preferencia, la fuente ïptica es una fuente lïser.

En dicho sistema de metrologïa que, de este modo, comprende cinco reflectores, el conjunto principal de detectores comprende por tanto un segundo, un tercero, un cuarto y un quinto detector nominal cuyas posiciones corresponden cada una a un punto de iluminaciïn por un haz de luz reflejado por uno del segundo al quinto reflectores cuando el satïlite secundario estï orientado angularmente de manera correcta con respecto al satïlite de referencia. El circuito de mediciïn detecta entonces la distancia que separa a cada detector nominal de un detector iluminado por la luz reflejada por el reflector correspondiente del satïlite secundario. De este modo este circuito de mediciïn determina la desviaciïn angular del satïlite secundario con respecto a su posiciïn nominal.

De acuerdo con una forma de realizaciïn, el satïlite de referencia presenta, ademïs, un primer dispositivo semireflectante interpuesto entre la fuente ïptica y la lente de salida para desviar la luz reflejada por el satïlite secundario hacia el conjunto principal de detectores.

De acuerdo con una variante de realizaciïn, el satïlite de referencia comprende un segundo dispositivo semireflectante dispuesto entre la fuente ïptica y el primer dispositivo semi-reflectante. De este modo un conjunto auxiliar de detectores puede iluminarse por la luz reflejada por el satïlite secundario. El circuito de mediciïn puede conmutar la detecciïn de la distancia que separa a los detectores nominales de los detectores iluminados por la luz reflejada por el satïlite secundario a partir del conjunto principal de detectores hacia el conjunto auxiliar de detectores.

La invenciïn prevï de manera ventajosa montar los reflectores sobre unas estructuras termoelïsticas estables.

Por otra parte, la invenciïn prevï que el satïlite de referencia puede comprender un reloj asï como un circuito de cïlculo de velocidad de deriva que recibe del circuito de mediciïn diferentes mediciones de distancias y que calcula la velocidad de deriva del satïlite secundario... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de metrologïa de satïlites para el vuelo en formaciïn de satïlites que comprende un satïlite de referencia (SR) y al menos dos satïlites secundarios (SS1, SS2) , comprendiendo el satïlite de referencia (SR) :

- una fuente ïptica (FO) que emite un haz de luz destinado a iluminar al menos en parte los satïlites secundarios (SS) ; -un conjunto principal de detectores de luz (CCD) capaces de detectar luz procedente de los satïlites secundarios; -un circuito de mediciïn (CI) que permite detectar el o los detectores que reciben luz de los satïlites secundarios, comprendiendo los satïlites secundarios al menos un primer reflector que refleja la luz recibida del satïlite de referencia hacia el conjunto de detectores de luz (CCD) ,

caracterizado porque el conjunto principal de detectores de luz (CCD) es una matriz de detectores y porque comprende unos primeros detectores nominales (PN, p1) que corresponden al punto de iluminaciïn del conjunto de detectores cuando los satïlites secundarios estïn situados de forma adecuada lateralmente con respecto al satïlite de referencia, detectando el circuito de mediciïn la distancia que separa a estos detectores nominales de los detectores iluminados por la luz reflejada por los satïlites secundarios que de este modo determina el descentramiento lateral de los satïlites secundarios con respecto a su posiciïn nominal,

y porque el satïlite de referencia (SR) comprende un anillo interferomïtrico (ES1, E1, ES2, E2) para compensar las distancias ïpticas entre el satïlite de referencia (SR) y los dos satïlites secundarios (SS1, SS2) , permitiendo una fuente luminosa (F) inyectar un haz de luz en un punto de inyecciïn (ES1) de dicho anillo y permitiendo este transmitir este haz de luz a los dos satïlites secundarios (SS1 y SS2) que retrorreflejan la luz que reciben hacia el anillo interferomïtrico, midiendo un detector acoplado a una salida del anillo interferomïtrico las fases respectivas de los haces de luz reflejados, insertïndose dos dispositivos de compensaciïn de caminos ïpticos en dos brazos del anillo interferomïtrico que estïn situados a ambos lados del punto de inyecciïn (ES1) del anillo interferomïtrico.

2. Sistema de metrologïa de acuerdo con la reivindicaciïn 1, caracterizado porque la fuente ïptica (FO) emite un haz de luz divergente.

3. Sistema de metrologïa de acuerdo con la reivindicaciïn 2, caracterizado porque comprende una lente de focalizaciïn (LE) de salida, encontrïndose la fuente ïptica (FO) situada a una distancia igual a dos veces la distancia focal (f’) de la lente (LE) .

4. Sistema de metrologïa de acuerdo con la reivindicaciïn 3, caracterizado porque dicho reflector (RR1) es un retrorreflector.

5. Sistema de metrologïa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el satïlite secundario comprende al menos tres reflectores (RR1 a RR5) estando cada uno de ellos destinado a reflejar la luz procedente de la fuente ïptica (FO) hacia el conjunto principal de detectores (CCD) del satïlite de referencia.

6. Sistema de metrologïa de acuerdo con la reivindicaciïn 5, caracterizado porque el satïlite secundario comprende un segundo, un tercero, un cuarto y un quinto reflectores (RR2, RR3, RR4, RR5) , estando cada uno de ellos destinado a reflejar la luz procedente de la fuente ïptica (FO) hacia el conjunto principal de detectores del satïlite de referencia.

7. Sistema de metrologïa de acuerdo con la reivindicaciïn 6, caracterizado porque dichos reflectores estïn situados a lo largo de un mismo plano, encontrïndose el segundo al quinto reflectores (RR2 a RR5) distribuidos alrededor del primer reflector (RR1) .

8. Sistema de metrologïa de acuerdo con la reivindicaciïn 1, caracterizado porque la fuente ïptica es una fuente lïser.

9. Sistema de metrologïa de acuerdo con la reivindicaciïn 6, caracterizado porque:

- el conjunto principal de detectores (CCD) comprende un segundo, un tercero, un cuarto y un quinto detector nominal (pn2, pn3, pn4, pn5) cuyas posiciones corresponden cada una a un punto de iluminaciïn por un haz de luz reflejado por uno del segundo al quinto reflectores (RR2 a RR5) cuando el satïlite secundario estï orientado de manera adecuada angularmente con respecto al satïlite de referencia; -y porque el circuito de mediciïn (CI) detecta la distancia que separa a cada detector nominal (pn2, pn3, pn4, pn5) de un detector iluminado por la luz reflejada por el reflector correspondiente del satïlite secundario, determinando de este modo este circuito la desviaciïn angular del satïlite secundario con respecto a su posiciïn nominal.

10. Sistema de metrologïa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9, caracterizado porque el

satïlite de referencia presenta un primer dispositivo semi-reflectante (RS) interpuesto entre la fuente ïptica y la lente de salida para desviar la luz reflejada por el satïlite secundario hacia el conjunto principal de detectores (CCD) .

11. Sistema de metrologïa de acuerdo con la reivindicaciïn 11, caracterizado porque comprende un segundo dispositivo semi-reflectante (RSA) dispuesto entre la fuente ïptica y el primer dispositivo semi-reflectante, un conjunto auxiliar de detectores (CCDA) que se puede iluminar por la luz reflejada por el satïlite secundario, conmutando el circuito de mediciïn (CI) la detecciïn de la distancia que separa a los detectores nominales de los detectores iluminados por la luz reflejada por el satïlite secundario a partir del conjunto principal de detectores (CCD) hacia el conjunto auxiliar de detectores (CCDA) .

12. Sistema de metrologïa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los reflectores (RR1 a RR5) estïn montados sobre unas estructuras termoelïsticas estables.

13. Sistema de metrologïa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un reloj (R) asï como un circuito de cïlculo (UC) de velocidad de deriva que recibe del circuito de mediciïn (CI) diferentes mediciones de distancias y que calcula la velocidad de deriva del satïlite secundario con respecto al satïlite de referencia.

14. Sistema de metrologïa de acuerdo con la reivindicaciïn 13, caracterizado porque comprende un circuito de cïlculo de aceleraciïn que recibe, del circuito de cïlculo de velocidad, las velocidades de deriva o, del circuito de mediciïn, diferentes mediciones de distancias, y que calcula la aceleraciïn de deriva a la cual estï sometido el satïlite secundario.

15. Sistema de metrologïa de acuerdo con la reivindicaciïn 13, caracterizado porque el segundo al quinto reflectores (RR2 a RR5) estïn dispuestos de forma simïtrica alrededor del primer reflector (RR1) y porque comprende un sexto reflector (RR6) asociado a uno del segundo al quinto reflectores para determinar la orientaciïn angular del satïlite secundario.

16. Sistema de metrologïa de acuerdo con la reivindicaciïn 13, caracterizado porque el segundo al quinto reflectores (RR2 a RR5) no estïn dispuestos de forma simïtrica con respecto al primer reflector (RR1) .

17. Sistema de control de posicionamiento de satïlites en vuelo de formaciïn que comprende el sistema de metrologïa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el satïlite de referencia (SR) comprende una unidad de control:

- que permite calcular las distancias que separan a los detectores nominales de las zonas de iluminaciïn del conjunto de detectores (CCD) por la luz reflejada por los reflectores del satïlite secundario; -que calcula uno o varios comando (s) (TC) de control de orientaciïn y de desplazamiento del satïlite secundario; -que transmite este comando de control al satïlite secundario, comprendiendo este unos circuitos de control (CMD) que permiten controlar unos actuadores de desplazamiento y de orientaciïn del satïlite secundario en funciïn de dichos comandos de control (TC) .

18. Sistema de metrologïa de acuerdo con la reivindicaciïn 1, caracterizado porque los dispositivos de compensaciïn comprenden cada uno un primer dispositivo de reflexiïn (PR1, PR2) que inserta en el trayecto de un brazo del anillo interferomïtrico un segundo dispositivo de reflexiïn (PR’1, PR’2) mïvil con respecto al primer dispositivo de reflexiïn y que permite retrorreflejar la luz hacia el primer dispositivo de reflexiïn.