JPH0624395A - 人工衛星 - Google Patents
人工衛星Info
- Publication number
- JPH0624395A JPH0624395A JP4183338A JP18333892A JPH0624395A JP H0624395 A JPH0624395 A JP H0624395A JP 4183338 A JP4183338 A JP 4183338A JP 18333892 A JP18333892 A JP 18333892A JP H0624395 A JPH0624395 A JP H0624395A
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- JP
- Japan
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- axis
- attitude
- around
- satellite
- yaw axis
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- Pending
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明は、ニューテーションを除去して、高
精度な三軸姿勢制御を自動的に実現し得るようにするこ
とにある。 【構成】地球センサ１０でピッチ軸及びロール軸姿勢誤
差を検出して各軸周りの姿勢を制御すると共に、太陽セ
ンサ１２でヨー軸姿勢誤差を検出して軌道上時刻の６時
前後及び１８時前後のヨー軸周りの外乱の大きな時刻に
おいてのみヨー軸周りの姿勢が制御するように構成し、
所期の目的を達成したものである。
精度な三軸姿勢制御を自動的に実現し得るようにするこ
とにある。 【構成】地球センサ１０でピッチ軸及びロール軸姿勢誤
差を検出して各軸周りの姿勢を制御すると共に、太陽セ
ンサ１２でヨー軸姿勢誤差を検出して軌道上時刻の６時
前後及び１８時前後のヨー軸周りの外乱の大きな時刻に
おいてのみヨー軸周りの姿勢が制御するように構成し、
所期の目的を達成したものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば放送衛星等の
静止軌道に打上げられるバイアスモーメンタム三軸姿勢
方式の人工衛星に関する。
静止軌道に打上げられるバイアスモーメンタム三軸姿勢
方式の人工衛星に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、バイアスモーメンタム三
軸姿勢制御方式の人工衛星は、静止軌道に打上げられた
状態で、衛星構体のピッチ軸と平行な軸周りに姿勢制御
用ホイールを配設し、このホイールを高速で回転駆動さ
せ、その角運動量（モーメンタム）によりあたかも駒が
安定するが如く衛星姿勢を安定させている。
軸姿勢制御方式の人工衛星は、静止軌道に打上げられた
状態で、衛星構体のピッチ軸と平行な軸周りに姿勢制御
用ホイールを配設し、このホイールを高速で回転駆動さ
せ、その角運動量（モーメンタム）によりあたかも駒が
安定するが如く衛星姿勢を安定させている。
【０００３】ところで、このようなバイアスモーメンタ
ム三軸姿勢制御方式の人工衛星においては、静止軌道上
において、外乱と称する太陽光輻射圧、月の引力、地球
重力の不均一等により、そのピッチ（Ｐ）軸、ロール
（Ｒ）軸、及びヨー（Ｙ）軸姿勢の安定が乱される。そ
こで、衛星構体は、ピッチ軸とロール軸の二軸周りの姿
勢誤差を地球センサで検出し、そのうちピッチ軸姿勢誤
差がホイールの回転数を制御することにより、吸収され
る。また、ロール軸姿勢誤差は、電磁石の電磁力と地磁
気との相互作用を利用する磁気トルカ等を用いて吸収さ
れる。そして、残りのヨー軸周りの姿勢誤差は、ヨー軸
が軌道位置から６時間後にロール軸と同じ位置を採るこ
とで、独立して制御することなく、ロール軸姿勢誤差と
して制御される。
ム三軸姿勢制御方式の人工衛星においては、静止軌道上
において、外乱と称する太陽光輻射圧、月の引力、地球
重力の不均一等により、そのピッチ（Ｐ）軸、ロール
（Ｒ）軸、及びヨー（Ｙ）軸姿勢の安定が乱される。そ
こで、衛星構体は、ピッチ軸とロール軸の二軸周りの姿
勢誤差を地球センサで検出し、そのうちピッチ軸姿勢誤
差がホイールの回転数を制御することにより、吸収され
る。また、ロール軸姿勢誤差は、電磁石の電磁力と地磁
気との相互作用を利用する磁気トルカ等を用いて吸収さ
れる。そして、残りのヨー軸周りの姿勢誤差は、ヨー軸
が軌道位置から６時間後にロール軸と同じ位置を採るこ
とで、独立して制御することなく、ロール軸姿勢誤差と
して制御される。
【０００４】しかしながら、上記人工衛星では、ピッチ
軸周りにホイールが回転駆動されて、モーメンタムが付
与されていることにより、ヨー軸姿勢誤差を発生するト
ルクが加わると、ジャイロ結合と称する力学現象によ
り、ロール軸を回転させる方向にも作用される。このた
め、ヨー軸姿勢誤差によるトルクがロール軸を回転させ
る方向に作用され、いわゆる図４に示すニューテーショ
ン（章動）が発生し、例えば搭載アンテナのビーム指向
点をずらしたりするという問題を有する。
軸周りにホイールが回転駆動されて、モーメンタムが付
与されていることにより、ヨー軸姿勢誤差を発生するト
ルクが加わると、ジャイロ結合と称する力学現象によ
り、ロール軸を回転させる方向にも作用される。このた
め、ヨー軸姿勢誤差によるトルクがロール軸を回転させ
る方向に作用され、いわゆる図４に示すニューテーショ
ン（章動）が発生し、例えば搭載アンテナのビーム指向
点をずらしたりするという問題を有する。
【０００５】なお、このようなニューテーションの原因
となるヨー軸周りの外乱としては、例えば図５及び図６
に示すように衛星構体１に対する太陽輻射圧の日周変化
による影響が最も大きく、軌道上時刻の６時前後及び１
８時前後が、太陽輻射圧中心（ＣＰ）位置と質量中心
（ＣＭ）位置のずれ（ｒ）と、太陽輻射圧（ｐ）のベク
トル積がヨー軸を回転させるトルク（ｆ）として作用す
る。
となるヨー軸周りの外乱としては、例えば図５及び図６
に示すように衛星構体１に対する太陽輻射圧の日周変化
による影響が最も大きく、軌道上時刻の６時前後及び１
８時前後が、太陽輻射圧中心（ＣＰ）位置と質量中心
（ＣＭ）位置のずれ（ｒ）と、太陽輻射圧（ｐ）のベク
トル積がヨー軸を回転させるトルク（ｆ）として作用す
る。
【０００６】そこで、従来は、ロール軸姿勢誤差を制御
する磁気トルカにニューテーション周期の半分の周期で
励磁電流を流して駆動したり、あるいはテレメトリでニ
ューテーションの大きさを監視して、ニューテーション
が発生すると、コマンドで周知の姿勢駆動用スラスタを
噴射させることにより、ニューテーションの除去を実行
していた。
する磁気トルカにニューテーション周期の半分の周期で
励磁電流を流して駆動したり、あるいはテレメトリでニ
ューテーションの大きさを監視して、ニューテーション
が発生すると、コマンドで周知の姿勢駆動用スラスタを
噴射させることにより、ニューテーションの除去を実行
していた。
【０００７】ところが、前者の磁気トルカを選択的に駆
動する手段では、静止軌道においては、地磁気の作用が
比較的弱いために、ニューテーションを効果的に除去す
ることが困難であるという問題を有する。
動する手段では、静止軌道においては、地磁気の作用が
比較的弱いために、ニューテーションを効果的に除去す
ることが困難であるという問題を有する。
【０００８】また、後者のスラスタを噴射させる手段で
は、ニューテーションの発生の度に、監視者の判断で除
去操作を実行しなければならないために、衛星管制上、
その運用が面倒で、誤操作の虞を有する。
は、ニューテーションの発生の度に、監視者の判断で除
去操作を実行しなければならないために、衛星管制上、
その運用が面倒で、誤操作の虞を有する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の人工衛星では、ニューテーションの確実な除去が困
難なものであったり、その運用が面倒で、誤操作の虞を
有していた。
来の人工衛星では、ニューテーションの確実な除去が困
難なものであったり、その運用が面倒で、誤操作の虞を
有していた。
【００１０】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、簡易な構成で、確実にニューテーションを除去し
得るようにして、高精度な三軸姿勢制御を実現し得、且
つ簡便な運用を実現した人工衛星を提供することを目的
とする。
ので、簡易な構成で、確実にニューテーションを除去し
得るようにして、高精度な三軸姿勢制御を実現し得、且
つ簡便な運用を実現した人工衛星を提供することを目的
とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、静止軌道上
に打上げられるバイアスモーメンタム三軸姿勢制御方式
の人工衛星において、衛星構体のピッチ軸及びロール軸
周りの姿勢誤差を検出する地球センサと、この地球セン
サで検出されるピッチ軸周りの姿勢誤差に基づいて前記
衛星構体のピッチ軸周りの姿勢を制御する第１の姿勢制
御手段と、前記地球センサで検出されるロール軸周りの
姿勢誤差に基づいて前記衛星構体のロール軸周りの姿勢
を制御する第２の姿勢制御手段と、前記衛星構体のヨー
軸周りの姿勢誤差を検出する太陽センサと、軌道上時刻
の６時前後及び１８時前後の時間帯に、前記太陽センサ
のヨー軸周りの姿勢誤差に基づいて前記衛星構体のヨー
軸周りの姿勢を制御する第３の姿勢制御手段とを備えて
構成したものである。
に打上げられるバイアスモーメンタム三軸姿勢制御方式
の人工衛星において、衛星構体のピッチ軸及びロール軸
周りの姿勢誤差を検出する地球センサと、この地球セン
サで検出されるピッチ軸周りの姿勢誤差に基づいて前記
衛星構体のピッチ軸周りの姿勢を制御する第１の姿勢制
御手段と、前記地球センサで検出されるロール軸周りの
姿勢誤差に基づいて前記衛星構体のロール軸周りの姿勢
を制御する第２の姿勢制御手段と、前記衛星構体のヨー
軸周りの姿勢誤差を検出する太陽センサと、軌道上時刻
の６時前後及び１８時前後の時間帯に、前記太陽センサ
のヨー軸周りの姿勢誤差に基づいて前記衛星構体のヨー
軸周りの姿勢を制御する第３の姿勢制御手段とを備えて
構成したものである。
【００１２】
【作用】上記構成によれば、衛星構体は、ピッチ軸及び
ロール軸姿勢誤差を制御すると共に、軌道上時刻の６時
前後及び１８時前後のヨー軸周りの外乱の大きな時刻に
おいて、太陽センサで検出したヨー軸姿勢誤差に基づい
てヨー軸周りの姿勢が制御される。これにより、ニュー
テーションが効果的に除去されて、自動的に三軸周りの
高精度な姿勢制御が可能となる。
ロール軸姿勢誤差を制御すると共に、軌道上時刻の６時
前後及び１８時前後のヨー軸周りの外乱の大きな時刻に
おいて、太陽センサで検出したヨー軸姿勢誤差に基づい
てヨー軸周りの姿勢が制御される。これにより、ニュー
テーションが効果的に除去されて、自動的に三軸周りの
高精度な姿勢制御が可能となる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。
照して詳細に説明する。
【００１４】図１はこの発明の一実施例に係る人工衛星
を示すもので、ロール軸／ピッチ軸姿勢誤差検出用の地
球センサ１０の出力端には、姿勢制御回路１１の一方の
入力端が接続される。この姿勢制御回路１１は、例えば
中央処理装置（ＣＰＵ）１１ａ及び時間要素（Ｔｄ）１
１ｂで構成され、その他方の入力端には、ヨー軸姿勢誤
差検出用の太陽センサ１２の出力端が接続される。太陽
センサ１２は、例えば図２に示すように衛星構体１３に
ヨー軸に対応して４個配設され、図３に示すようにヨー
軸周りの姿勢誤差を検出する。
を示すもので、ロール軸／ピッチ軸姿勢誤差検出用の地
球センサ１０の出力端には、姿勢制御回路１１の一方の
入力端が接続される。この姿勢制御回路１１は、例えば
中央処理装置（ＣＰＵ）１１ａ及び時間要素（Ｔｄ）１
１ｂで構成され、その他方の入力端には、ヨー軸姿勢誤
差検出用の太陽センサ１２の出力端が接続される。太陽
センサ１２は、例えば図２に示すように衛星構体１３に
ヨー軸に対応して４個配設され、図３に示すようにヨー
軸周りの姿勢誤差を検出する。
【００１５】上記姿勢制御回路１１のＣＰＵ１１ａの出
力端には、モーメンタム発生用ホイール１４が接続され
る。ホイール１４は、地球センサ１０からのピッチ軸姿
勢誤差に基づいてＣＰＵ１１ａを介して回転駆動されて
ピッチ軸周りの姿勢を制御する。
力端には、モーメンタム発生用ホイール１４が接続され
る。ホイール１４は、地球センサ１０からのピッチ軸姿
勢誤差に基づいてＣＰＵ１１ａを介して回転駆動されて
ピッチ軸周りの姿勢を制御する。
【００１６】また、姿勢制御回路１１のＣＰＵ１１ａの
出力端には、磁気トルカ１５が時間要素（Ｔｄ）１１ｂ
を介して接続される。時間要素（Ｔｄ）１１ｂは、例え
ば太陽輻射圧か最も大きく、ヨー軸周りの外乱の大きな
時刻となる軌道上時刻の６時前後及び１８時前後に太陽
センサ１２からのヨー軸姿勢誤差に基づいてＣＰＵ１１
ａで生成した駆動信号を後述する磁気トルカ１５に出力
する。磁気トルカ１５は、前述したように地磁気との相
互作用によりトルクを発生し、ロール軸及びヨー軸周り
の姿勢を制御するもので、例えばロール軸及びヨー軸に
対応して配設される。この磁気トルカ１５は、そのうち
ロール軸に対応する一方が、地球センサ１０からのロー
ル軸姿勢誤差に基づいて駆動制御されてロール軸姿勢誤
差を制御する。そして、磁気トルカ１５のヨー軸に対応
して配設された他方は、太陽センサ１２からのヨー軸姿
勢誤差に基づいて時間要素（Ｔｄ）１１ｂで設定される
軌道上時刻の６時前後及び１８時前後において駆動制御
されてヨー軸姿勢誤差を制御する。
出力端には、磁気トルカ１５が時間要素（Ｔｄ）１１ｂ
を介して接続される。時間要素（Ｔｄ）１１ｂは、例え
ば太陽輻射圧か最も大きく、ヨー軸周りの外乱の大きな
時刻となる軌道上時刻の６時前後及び１８時前後に太陽
センサ１２からのヨー軸姿勢誤差に基づいてＣＰＵ１１
ａで生成した駆動信号を後述する磁気トルカ１５に出力
する。磁気トルカ１５は、前述したように地磁気との相
互作用によりトルクを発生し、ロール軸及びヨー軸周り
の姿勢を制御するもので、例えばロール軸及びヨー軸に
対応して配設される。この磁気トルカ１５は、そのうち
ロール軸に対応する一方が、地球センサ１０からのロー
ル軸姿勢誤差に基づいて駆動制御されてロール軸姿勢誤
差を制御する。そして、磁気トルカ１５のヨー軸に対応
して配設された他方は、太陽センサ１２からのヨー軸姿
勢誤差に基づいて時間要素（Ｔｄ）１１ｂで設定される
軌道上時刻の６時前後及び１８時前後において駆動制御
されてヨー軸姿勢誤差を制御する。
【００１７】上記構成において、姿勢制御回路１１のＣ
ＰＵ１１ａには、地球センサ１０で検出されるピッチ軸
及びロール軸姿勢誤差が入力されると共に、太陽センサ
１２で検出されるヨー軸姿勢誤差が入力される。ＣＰＵ
１１ａはピッチ軸及びロール軸姿勢誤差に基づいて、ホ
イール１４及び磁気トルカ１５の一方を駆動制御して、
ピッチ軸及びロール軸周りの姿勢を制御する。そして、
ＣＰＵ１１ａは、時間要素（Ｔｄ）１１ｂに基づいて、
軌道上時刻が６時前後及び１８時前後において、太陽セ
ンサ１２からのヨー軸姿勢誤差に基づいて駆動信号を生
成して、磁気トルカ１５の他方を駆動制御し、ヨー軸周
りの姿勢を制御する。これにより、ニューテーションの
効果的な除去されて、自動的に三軸周りの姿勢誤差の制
御が可能となる。
ＰＵ１１ａには、地球センサ１０で検出されるピッチ軸
及びロール軸姿勢誤差が入力されると共に、太陽センサ
１２で検出されるヨー軸姿勢誤差が入力される。ＣＰＵ
１１ａはピッチ軸及びロール軸姿勢誤差に基づいて、ホ
イール１４及び磁気トルカ１５の一方を駆動制御して、
ピッチ軸及びロール軸周りの姿勢を制御する。そして、
ＣＰＵ１１ａは、時間要素（Ｔｄ）１１ｂに基づいて、
軌道上時刻が６時前後及び１８時前後において、太陽セ
ンサ１２からのヨー軸姿勢誤差に基づいて駆動信号を生
成して、磁気トルカ１５の他方を駆動制御し、ヨー軸周
りの姿勢を制御する。これにより、ニューテーションの
効果的な除去されて、自動的に三軸周りの姿勢誤差の制
御が可能となる。
【００１８】このように、上記人工衛星は、地球センサ
１０でピッチ軸及びロール軸姿勢誤差を検出して各軸周
りの姿勢を制御すると共に、太陽センサ１２でヨー軸姿
勢誤差を検出して軌道上時刻の６時前後及び１８時前後
のヨー軸周りの外乱の大きな時刻においてのみヨー軸周
りの姿勢が制御するように構成した。これによれば、太
陽センサ１２を備えるだけで、ニューテーションの発生
原因、例えば太陽輻射圧の日周変化等によるヨー軸周り
の外乱が効果的に除去されて、三軸周りの高精度な姿勢
制御が可能となり、衛星運用上の自動化の促進が図れ
る。
１０でピッチ軸及びロール軸姿勢誤差を検出して各軸周
りの姿勢を制御すると共に、太陽センサ１２でヨー軸姿
勢誤差を検出して軌道上時刻の６時前後及び１８時前後
のヨー軸周りの外乱の大きな時刻においてのみヨー軸周
りの姿勢が制御するように構成した。これによれば、太
陽センサ１２を備えるだけで、ニューテーションの発生
原因、例えば太陽輻射圧の日周変化等によるヨー軸周り
の外乱が効果的に除去されて、三軸周りの高精度な姿勢
制御が可能となり、衛星運用上の自動化の促進が図れ
る。
【００１９】なお、上記実施例では、太陽センサ１２を
衛星構体１３に配設するように構成したが、これに限る
ことなく、衛星構体１３に配設される太陽電池パドル等
の各種の構造物に配設するように構成することも可能で
ある。
衛星構体１３に配設するように構成したが、これに限る
ことなく、衛星構体１３に配設される太陽電池パドル等
の各種の構造物に配設するように構成することも可能で
ある。
【００２０】また、上記実施例では、ロール軸及びヨー
軸姿勢誤差を磁気トルカ１５を用いて制御するように構
成したが、これに限ることなく、構成することも可能で
ある。
軸姿勢誤差を磁気トルカ１５を用いて制御するように構
成したが、これに限ることなく、構成することも可能で
ある。
【００２１】さらに、上記実施例では、時間要素（Ｔ
ｄ）１１ｂをＣＰＵ１１ａと別体に配設するように構成
したが、ＣＰＵ１１ａに内臓するように構成することも
可能である。よって、この発明は上記実施例に限ること
なく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の変形を実施し得ることは勿論のことである。
ｄ）１１ｂをＣＰＵ１１ａと別体に配設するように構成
したが、ＣＰＵ１１ａに内臓するように構成することも
可能である。よって、この発明は上記実施例に限ること
なく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の変形を実施し得ることは勿論のことである。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、簡易な構成で、確実にニューテーションを除去し得
るようにして、高精度な三軸姿勢制御を実現し得、且つ
簡便な運用を実現した人工衛星を提供することができ
る。
ば、簡易な構成で、確実にニューテーションを除去し得
るようにして、高精度な三軸姿勢制御を実現し得、且つ
簡便な運用を実現した人工衛星を提供することができ
る。
【図１】この発明の一実施例に係る人工衛星の姿勢制御
系を示した図。
系を示した図。
【図２】図１の概略を示した図。
【図３】図１の太陽センサの出力を示した図。
【図４】ニューテーションの状態を示した図。
【図５】ヨー軸姿勢誤差の発生状態を説明するために示
した図。
した図。
【図６】ヨー軸姿勢誤差の発生状態を説明するために示
した図。
した図。
１０…地球センサ、１１…姿勢制御回路、１１ａ…ＣＰ
Ｕ、１１ｂ…時間要素Ｔｄ、１２…太陽センサ、１３…
衛星構体、１４…ホイール、１５…磁気トルカ。
Ｕ、１１ｂ…時間要素Ｔｄ、１２…太陽センサ、１３…
衛星構体、１４…ホイール、１５…磁気トルカ。
Claims (1)
- 【請求項１】 静止軌道上に打上げられるバイアスモー
メンタム三軸姿勢制御方式の人工衛星において、 衛星構体のピッチ軸及びロール軸周りの姿勢誤差を検出
する地球センサと、 この地球センサで検出されるピッチ軸周りの姿勢誤差に
基づいて前記衛星構体のピッチ軸周りの姿勢を制御する
第１の姿勢制御手段と、 前記地球センサで検出されるロール軸周りの姿勢誤差に
基づいて前記衛星構体のロール軸周りの姿勢を制御する
第２の姿勢制御手段と、 前記衛星構体のヨー軸周りの姿勢誤差を検出する太陽セ
ンサと、 軌道上時刻の６時前後及び１８時前後の時間帯に、前記
太陽センサのヨー軸周りの姿勢誤差に基づいて前記衛星
構体のヨー軸周りの姿勢を制御する第３の姿勢制御手段
とを具備したことを特徴とする人工衛星。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4183338A JPH0624395A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 人工衛星 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4183338A JPH0624395A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 人工衛星 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0624395A true JPH0624395A (ja) | 1994-02-01 |
Family
ID=16133979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4183338A Pending JPH0624395A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 人工衛星 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0624395A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017141003A (ja) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | 三菱電機株式会社 | 衛星自律制御装置、人工衛星、衛星管理システム、衛星自律制御方法及び衛星自律制御プログラム |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP4183338A patent/JPH0624395A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017141003A (ja) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | 三菱電機株式会社 | 衛星自律制御装置、人工衛星、衛星管理システム、衛星自律制御方法及び衛星自律制御プログラム |
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