حسگر افق زمین تصویری با الگوریتمی مستقل از ارتفاع

یکی از حساسه‌هایی که با کمک آن می‌توان تعیین وضعیت ماهواره را انجام داد حسگر افق زمین می‌باشد. این حسگرها عموماً در دو نوع ایستا و جاروبی تقسیم‌بندی می‌شوند. در نوع ایستا یک آرایه دوبعدی یا چند آرایه خطی اطلاعات تصویری از زمین را در یک لحظه اخذ و سپس محاسبات تعیین وضعیت را انجام می‌دهند اما در نوع جاروبی یک حساسه تک نقطه‌ای با کمک یک سامانه مکانیکی که تغییر مسیر پرتو آن را انجام می‌دهد، ‌داده‌گیری می‌نماید. رویه پیشنهادی این تحقیق، ایستا و بر اساس آرایه دوبعدی می‌باشد که در آن برخلاف سایر الگوریتم‎های تصویری، نیازی به داده ارتفاع نیست. برای استخراج معادلات، برداری که از نقطه روزنه دوربین بر سطح افق زمین مماس شده است در نظر گرفته شده و این بردار واحد در دو دستگاه مختلف مختصات بدنه و مختصات پایه که به زمین متصل است، استخراج می‌شود. با مساوی قرار دادن این‌ دو، معادله‌ای با سه مجهول پیچش، چرخش و ارتفاع بدست می‌آید که مختصات هر پیکسل قرار گرفته بر روی افق زمین، در این معادله صدق می کند. بنابراین، دستگاه معادلاتی با تعداد نقاط تصویر که تشکیل افق زمین را داده‌اند و سه مجهول تعیین وضعیت تشکیل می‌گردد که با حل عددی معادلات، مجهولات تخمین زده می‌شود.

imaged based earth horizon sensor with no altitude information

various sensors can be used to attitude determination of a satellite, including the earth horizon sensor. these sensors generally divided into two types: static and scanning types. in the static type, two- dimensional array or several linear arrays capture instantly the earth image information to attitude determination. in the scanning type sensors, a narrow-band optical beam mechanically sweeps a ring of space to find the crossing point of the beam to the earth using a single spot detector. in this research, a new algorithm for a static earth horizon sensor with a two-dimensional array is presented. the algorithm does not need elevation of the sensor and this is the main advantage with respect to old ones. to extract the equations, a tangent vectors from the aperture of the pine- hole camera to the earth is considered and this vector is extracted in two different body coordinates and base coordinates that are connected to the ground. by equating the two, an equation with three unknowns of pitch, roll and elevation is obtained. the equation is satisfied by each pixel on the earth horizon thus; the system of equations is formed by the number of the earth horizon pixels in the camera image and parameters are estimated by numerical solving of the unknown equations.