일반기술

인공위성 자세 제어용 디지털 태양센서의 구조 및 신호처리 방법

본 기술은 인공위성의 자세각 측정을 위한 정보를 제공하는 디지털 태양센서에 관한 것으로 태양의 입사각을 정확하게 계산할 수 있도록 함으로써 인공위성 자세제어 시스템의 정확도를 향상시키는 인공위성 자세 제어용 태양센서의 구조 및 신호처리에 관한 것이다.기존의 디지털 태양센서는 유리판 상부의 입력슬릿을 통하여 수광된 태양광선이 다양한 형태의 그레이 코드(Gray Code)를 통한 후 태양전지에서 검출되도록 구성되어 있다. 그러나 태양이 완전한 점광원이 아니기 때문에 그레이 코드를 이용하여 태양의 입사각을 계산하는 데는 한계가 있다. 본 기술은 디지털 태양센서의 정확도를 높이기 위해 파인비트 4개를 순차적으로 스위칭하여 계단파를 얻은 후 이를 퓨리에 급수로 변환하여 공간적인 정보를 시각적인 정보로 대치함으로써 태양의 입사각을 정확히 계산하여 인공위성 자세제어 시스템의 정확도를 향상시키는 것이다.본 기술은 태양빛이 입력슬릿과 그레이 코드의 출력슬릿을 통하여 태양전지에 도달하게 하여 태양과 디지털 태양센서의 위치에 따라 태양빛이 그레이 코드의 출력슬릿을 선택적으로 통과하게 된다. 이때 그레이 코드의 마지막 코드 다음에 파인비트를 공간적으로 배열한다. 즉 입력슬릿의 폭과 동일한 폭을 갖는 파인비트를 4열(1F~4F)로 배열시키되 파인비트 사이의 간격 또한 입력슬릿의 폭과 동일하게 하고 1열(F1)과 2열(F2)의 파인비트는 각각 0.5˚차이를 갖도록 배열한다. 또한, 파인비트에서 얻어진 계단파를 저역통과 필터에 인가시켜 정현파로 변화 시킨 후 이를 다시 기준 정현파와 비교하여 위상차를 구하여 각 정보를 추출해냄으로써 태양의 입사각을 정확히 계산해 낼 수 있게 한다.