JPH09328100A - 軌道傾斜のための単一軸補正 - Google Patents
軌道傾斜のための単一軸補正Info
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- JPH09328100A JPH09328100A JP9046310A JP4631097A JPH09328100A JP H09328100 A JPH09328100 A JP H09328100A JP 9046310 A JP9046310 A JP 9046310A JP 4631097 A JP4631097 A JP 4631097A JP H09328100 A JPH09328100 A JP H09328100A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、バイアス運動量蓄積手段を含む軌
道に乗った宇宙船のペイロードの指向方向エラーを補正
することを目的とする。 【解決手段】 軌道における所望の指向方向プロフィー
ルを維持するためにペイロードのピッチ軸によって慣性
空間において描かれる円錐12を定め、この円錐12内で、
軌道垂線ベクトルＮおよび赤道垂線ベクトルＥによって
スパンされる平面の外に配置された姿勢において宇宙船
のバイアス運動量ベクトルの方位を設定し、所望の指向
方向プロフィールにおけるペイロードピッチ軸を維持す
るために角度変化手段によってロール・ヨー面において
傾斜された本体に固定された単一の軸を中心にペイロー
ドピッチ軸とバイアス運動量ベクトルとの間の角度を変
化させ、バイアス運動量ベクトルの姿勢および単一の本
体に固定された軸が所望の指向方向プロフィールの維持
と一致するように選択されることを特徴とする。
道に乗った宇宙船のペイロードの指向方向エラーを補正
することを目的とする。 【解決手段】 軌道における所望の指向方向プロフィー
ルを維持するためにペイロードのピッチ軸によって慣性
空間において描かれる円錐12を定め、この円錐12内で、
軌道垂線ベクトルＮおよび赤道垂線ベクトルＥによって
スパンされる平面の外に配置された姿勢において宇宙船
のバイアス運動量ベクトルの方位を設定し、所望の指向
方向プロフィールにおけるペイロードピッチ軸を維持す
るために角度変化手段によってロール・ヨー面において
傾斜された本体に固定された単一の軸を中心にペイロー
ドピッチ軸とバイアス運動量ベクトルとの間の角度を変
化させ、バイアス運動量ベクトルの姿勢および単一の本
体に固定された軸が所望の指向方向プロフィールの維持
と一致するように選択されることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、軌道に
おける衛星の維持に関し、特に名目上の軌道に対して傾
斜された地球軌道において衛星を動作する方法に関す
る。
おける衛星の維持に関し、特に名目上の軌道に対して傾
斜された地球軌道において衛星を動作する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、地球上の特定の点の上方にお
ける位置が固定されたままになるように、地球の周りの
軌道において、通信衛星のようなある種の型式の衛星を
維持することが望ましい。この型式の軌道は静止軌道と
呼ばれている。静止軌道は、衛星からの通信ビームが地
球表面上の所望の区域を正確にカバーできるようにす
る。静止軌道からの偏位によってビームのカバー範囲は
変化する。
ける位置が固定されたままになるように、地球の周りの
軌道において、通信衛星のようなある種の型式の衛星を
維持することが望ましい。この型式の軌道は静止軌道と
呼ばれている。静止軌道は、衛星からの通信ビームが地
球表面上の所望の区域を正確にカバーできるようにす
る。静止軌道からの偏位によってビームのカバー範囲は
変化する。
【０００３】静止軌道を維持するために、衛星の名目上
の軌道は、地球の赤道平面において実質的に保持されて
いる。さらに、衛星それ自身は、この平面に対して垂直
に配置されている。これらの要求のために、地球の静止
軌道は多数の衛星で込み合っている。したがって、赤道
平面における対応する位置に各衛星を正確に維持するこ
とが必要である。
の軌道は、地球の赤道平面において実質的に保持されて
いる。さらに、衛星それ自身は、この平面に対して垂直
に配置されている。これらの要求のために、地球の静止
軌道は多数の衛星で込み合っている。したがって、赤道
平面における対応する位置に各衛星を正確に維持するこ
とが必要である。
【０００４】静止軌道内に配置された衛星は、太陽およ
び月からの重力、並びに地球が扁球であることによる地
球の重力変化のような一定の作用のために軌道からの偏
位を経験する。これらの力は、南／北方向、すなわち赤
道平面の下または上、および東／西方向、すなわち軌道
パスの右または左に衛星を移動させるように作用する。
南／北方向における偏倚は、衛星を赤道平面から外して
傾斜軌道へ移動するように作用する。衛星の位置におけ
る観察者は、衛星が傾斜軌道のために恒星日ごとに１回
“８の字”のパタンで移動することが分かる。衛星の姿
勢をｘ、ｙ、ｚの座標フレームで記述することは一般的
であるが、ここでｚは衛星から地球の中心に対して向け
られ、ｙは軌道角速度に対して反対に向けられ、ｘは
（ほぼ衛星の速度ベクトルに沿って）右回りベースを完
成する。“ｘ”軸は“ロール”軸と呼ばれ、“ｙ”軸は
“ピッチ”軸と呼ばれ、“ｚ”軸は“ヨー”軸と呼ばれ
る。
び月からの重力、並びに地球が扁球であることによる地
球の重力変化のような一定の作用のために軌道からの偏
位を経験する。これらの力は、南／北方向、すなわち赤
道平面の下または上、および東／西方向、すなわち軌道
パスの右または左に衛星を移動させるように作用する。
南／北方向における偏倚は、衛星を赤道平面から外して
傾斜軌道へ移動するように作用する。衛星の位置におけ
る観察者は、衛星が傾斜軌道のために恒星日ごとに１回
“８の字”のパタンで移動することが分かる。衛星の姿
勢をｘ、ｙ、ｚの座標フレームで記述することは一般的
であるが、ここでｚは衛星から地球の中心に対して向け
られ、ｙは軌道角速度に対して反対に向けられ、ｘは
（ほぼ衛星の速度ベクトルに沿って）右回りベースを完
成する。“ｘ”軸は“ロール”軸と呼ばれ、“ｙ”軸は
“ピッチ”軸と呼ばれ、“ｚ”軸は“ヨー”軸と呼ばれ
る。
【０００５】傾斜軌道を補正する数多くの既存の方法が
ある。Dahl氏による文献（AIAA Guidance, Control and
Flight Mechanics Conference, 1971年）において、１
対の同じ運動量ホイールが、ピッチ軸を含む平面におい
てピッチ軸から対称的に傾けられる。Dahl氏は、軌道傾
斜により誘起された地上ステーションの指向エラーに対
するロール操縦は軌道周波数で循環することを教示して
いる。
ある。Dahl氏による文献（AIAA Guidance, Control and
Flight Mechanics Conference, 1971年）において、１
対の同じ運動量ホイールが、ピッチ軸を含む平面におい
てピッチ軸から対称的に傾けられる。Dahl氏は、軌道傾
斜により誘起された地上ステーションの指向エラーに対
するロール操縦は軌道周波数で循環することを教示して
いる。
【０００６】Renner氏による文献（7th IFAC Symposium
on Automatic Contorol in Space,1976年）において、
衛星の角運動量ベクトルは１本以上の軸、好ましくはロ
ール軸を中心にしてアンテナ照準線に対して（またはそ
の逆で）操縦可能である。これは単一の軸アンテナ指示
機構、単一のジンバル制御運動量ホイール、または固定
されたホイールの組合わせの何れかによって行われる。
ホイールの角運動量を操縦するために制御信号が発生さ
れる。
on Automatic Contorol in Space,1976年）において、
衛星の角運動量ベクトルは１本以上の軸、好ましくはロ
ール軸を中心にしてアンテナ照準線に対して（またはそ
の逆で）操縦可能である。これは単一の軸アンテナ指示
機構、単一のジンバル制御運動量ホイール、または固定
されたホイールの組合わせの何れかによって行われる。
ホイールの角運動量を操縦するために制御信号が発生さ
れる。
【０００７】Broquet氏による前掲文献において、赤道
平面における軌道傾斜がゼロでない時、ｘ−ｚ衛星平面
における自由度の方向に関係なく、単一の自由度システ
ムは地球の中心を指向する理想的な衛星を動作できるこ
とが教示されている。例えば、自由度がロール軸に沿う
ならば、角運動量は南／北慣性方向の近くに維持され
る。同様に、自由度がヨー軸に沿うならば、角運動量は
軌道平面に対して垂直な慣性方向の近くに維持される。
平面における軌道傾斜がゼロでない時、ｘ−ｚ衛星平面
における自由度の方向に関係なく、単一の自由度システ
ムは地球の中心を指向する理想的な衛星を動作できるこ
とが教示されている。例えば、自由度がロール軸に沿う
ならば、角運動量は南／北慣性方向の近くに維持され
る。同様に、自由度がヨー軸に沿うならば、角運動量は
軌道平面に対して垂直な慣性方向の近くに維持される。
【０００８】Muhlfelder氏の米国特許第 4,084,772号明
細書において、角運動量ベクトルは赤道の垂線に沿って
配置され、角運動量は２つの固定されたホイール、すな
わちピッチ軸に沿う大型ホイール、およびヨー軸に沿う
小型ホイールを使用してロール軸を中心としたアンテナ
照準線に対して操縦可能である。Brouquet氏の米国特許
第 4,294,420号明細書は、ピッチおよびヨー平面におい
て、通常ピッチおよびヨー軸の両方に対してある角度で
固定された２つのホイールを使用してロール軸を中心と
したアンテナ照準線に対する角運動量を操縦することを
教示している。Westerlund氏の米国特許第 4,776,540号
明細書は、計算された点における運動量ベクトルの配置
が、ロールエラーを無くすために軌道垂線をわずかに通
り過ぎていることを教示している。しかしながら、この
方法ではヨーエラーは依然として存在する。
細書において、角運動量ベクトルは赤道の垂線に沿って
配置され、角運動量は２つの固定されたホイール、すな
わちピッチ軸に沿う大型ホイール、およびヨー軸に沿う
小型ホイールを使用してロール軸を中心としたアンテナ
照準線に対して操縦可能である。Brouquet氏の米国特許
第 4,294,420号明細書は、ピッチおよびヨー平面におい
て、通常ピッチおよびヨー軸の両方に対してある角度で
固定された２つのホイールを使用してロール軸を中心と
したアンテナ照準線に対する角運動量を操縦することを
教示している。Westerlund氏の米国特許第 4,776,540号
明細書は、計算された点における運動量ベクトルの配置
が、ロールエラーを無くすために軌道垂線をわずかに通
り過ぎていることを教示している。しかしながら、この
方法ではヨーエラーは依然として存在する。
【０００９】Agrwal氏の米国特許第 4,911,385号明細書
は、Westerlund氏の明細書と同じ運動量ベクトルの配置
を教示しているが、ヨーエラーはジンバルを使用して補
正される。Agrwal氏はさらに、軌道垂線／赤道垂直面に
おいて運動量ベクトルを配置し、ロールおよびヨーのジ
ンバル制御手段を使用して補正することを教示してい
る。
は、Westerlund氏の明細書と同じ運動量ベクトルの配置
を教示しているが、ヨーエラーはジンバルを使用して補
正される。Agrwal氏はさらに、軌道垂線／赤道垂直面に
おいて運動量ベクトルを配置し、ロールおよびヨーのジ
ンバル制御手段を使用して補正することを教示してい
る。
【００１０】Rahn氏の米国特許第 5,100,084号明細書
は、傾斜の非線形影響がオフセット指向命令、および軌
道傾斜の発展に対して日周プロフィールを自動的に調節
する機上モデルを使用して、補正できることを教示して
いる。Fowell氏の米国特許第 5,184,790号明細書は、２
軸による軌道傾斜の姿勢補正を教示しており、ここで運
動量ベクトルは、半径方向のロール／ヨー補正を最小に
するために軌道垂線とWesterlund氏の姿勢との間の中間
に位置する。
は、傾斜の非線形影響がオフセット指向命令、および軌
道傾斜の発展に対して日周プロフィールを自動的に調節
する機上モデルを使用して、補正できることを教示して
いる。Fowell氏の米国特許第 5,184,790号明細書は、２
軸による軌道傾斜の姿勢補正を教示しており、ここで運
動量ベクトルは、半径方向のロール／ヨー補正を最小に
するために軌道垂線とWesterlund氏の姿勢との間の中間
に位置する。
【００１１】上記の方法は、線形化されたエラーを完全
に補償せず、地球の中心以外の点に対する指向を補正せ
ず、または２軸角運動量操縦、あるいはロールまたはヨ
ー軸の何れかを中心とす１軸操縦の何れかを要求すると
いう欠点を有する。
に補償せず、地球の中心以外の点に対する指向を補正せ
ず、または２軸角運動量操縦、あるいはロールまたはヨ
ー軸の何れかを中心とす１軸操縦の何れかを要求すると
いう欠点を有する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ロー
ル／ヨー平面において傾斜された単一の本体固定軸、す
なわち、ロール／ヨー、またはｘ−ｚ面に位置されてい
るが、ロールおよびヨー（ｘおよびｚ）に対して実質的
に平行してない軸を中心にして宇宙船のバイアス運動量
に関してペイロードのピッチ軸を回転することによって
傾斜軌道によって誘導された指向方向エラーを補正する
方法およびシステムを提供することである。
ル／ヨー平面において傾斜された単一の本体固定軸、す
なわち、ロール／ヨー、またはｘ−ｚ面に位置されてい
るが、ロールおよびヨー（ｘおよびｚ）に対して実質的
に平行してない軸を中心にして宇宙船のバイアス運動量
に関してペイロードのピッチ軸を回転することによって
傾斜軌道によって誘導された指向方向エラーを補正する
方法およびシステムを提供することである。
【００１３】本発明の別の目的は、線形化されたエラー
を完全に補償する傾斜軌道補正方法およびシステムを提
供することである。
を完全に補償する傾斜軌道補正方法およびシステムを提
供することである。
【００１４】本発明のさらに別の目的は、ロールジンバ
ル、ヨージンバル、または２軸ジンバルを何れも必要と
しない傾斜軌道補正方法およびシステムを提供すること
である。
ル、ヨージンバル、または２軸ジンバルを何れも必要と
しない傾斜軌道補正方法およびシステムを提供すること
である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
実行する際に、軌道の傾斜した状況で所望の指向方向プ
ロフィールを維持するために軌道に乗った宇宙船のペイ
ロードの方向を設定する方法を提供する。この方法は、
軌道において所望の指向方向プロフィールを維持するた
めにペイロードのピッチ軸によって慣性空間において描
かれる円錐を定めるステップを含んでいる。この方法は
さらに、円錐に沿って位置する姿勢において宇宙船のバ
イアス運動量ベクトルの方向を設定するステップを含ん
でいる。バイアス運動量ベクトルが軌道垂線ベクトルお
よび赤道垂線ベクトルによってスパンされる平面に位置
しないように、姿勢の方向が設定される。ピッチ軸に垂
直であるが、ロールおよびヨー軸の両方に平行していな
い単一の本体に固定された軸を中心にしてバイアス運動
量ベクトルから離れてペイロードを回転させるステップ
は、所望の指向方向プロフィールを維持するために円錐
に沿ってピッチ軸を整列するように実行される。
実行する際に、軌道の傾斜した状況で所望の指向方向プ
ロフィールを維持するために軌道に乗った宇宙船のペイ
ロードの方向を設定する方法を提供する。この方法は、
軌道において所望の指向方向プロフィールを維持するた
めにペイロードのピッチ軸によって慣性空間において描
かれる円錐を定めるステップを含んでいる。この方法は
さらに、円錐に沿って位置する姿勢において宇宙船のバ
イアス運動量ベクトルの方向を設定するステップを含ん
でいる。バイアス運動量ベクトルが軌道垂線ベクトルお
よび赤道垂線ベクトルによってスパンされる平面に位置
しないように、姿勢の方向が設定される。ピッチ軸に垂
直であるが、ロールおよびヨー軸の両方に平行していな
い単一の本体に固定された軸を中心にしてバイアス運動
量ベクトルから離れてペイロードを回転させるステップ
は、所望の指向方向プロフィールを維持するために円錐
に沿ってピッチ軸を整列するように実行される。
【００１６】さらに本発明は、上記の目的を実行する際
に、上記で説明された方法のステップを実行するシステ
ムを提供する。
に、上記で説明された方法のステップを実行するシステ
ムを提供する。
【００１７】本発明の実施形態は、宇宙船のピッチ軸に
対して垂直に配置された単一の回転自由度のアクチュエ
ータを使用して傾斜軌道によって導かれる指向方向エラ
ーを補正する利点を有する。地球の固定された点が衛星
の経度日周弧を含む平面に配置されるならば、本発明は
第１オーダの正確に補正を行う（すなわち、線形にされ
た情景における補正）利点を有する。
対して垂直に配置された単一の回転自由度のアクチュエ
ータを使用して傾斜軌道によって導かれる指向方向エラ
ーを補正する利点を有する。地球の固定された点が衛星
の経度日周弧を含む平面に配置されるならば、本発明は
第１オーダの正確に補正を行う（すなわち、線形にされ
た情景における補正）利点を有する。
【００１８】本発明の実施形態はさらに、それらが純粋
なロール操縦、純粋なヨー操縦、または２自由度ロール
／ヨー操縦を要求しないという利点を有する。傾斜指向
方向エラー補正に関して従来の技術によって教示された
これらの特別な場合は、自由度はロールまたはヨーの何
れも中心にしていない単一の自由度角運動量ホイール
（Brouquet氏の文献において教示されている）を除外し
ている。Dahl氏の文献は、ピッチ・ヨーまたはピッチ・
ロール平面にない１対の同一のホイールを使用して、そ
のようなシステムをどのようにして構成するかを教示し
ている。 Broquet氏の文献に教示されているように他の
単一の自由度システムと置換することによって、または
ロールまたはヨーの何れにも沿わない軸を有するペイロ
ードジンバルを使用することによって、本発明の実施形
態を使用して傾斜軌道のエラーを補正できる多くの姿勢
制御構成が可能である。
なロール操縦、純粋なヨー操縦、または２自由度ロール
／ヨー操縦を要求しないという利点を有する。傾斜指向
方向エラー補正に関して従来の技術によって教示された
これらの特別な場合は、自由度はロールまたはヨーの何
れも中心にしていない単一の自由度角運動量ホイール
（Brouquet氏の文献において教示されている）を除外し
ている。Dahl氏の文献は、ピッチ・ヨーまたはピッチ・
ロール平面にない１対の同一のホイールを使用して、そ
のようなシステムをどのようにして構成するかを教示し
ている。 Broquet氏の文献に教示されているように他の
単一の自由度システムと置換することによって、または
ロールまたはヨーの何れにも沿わない軸を有するペイロ
ードジンバルを使用することによって、本発明の実施形
態を使用して傾斜軌道のエラーを補正できる多くの姿勢
制御構成が可能である。
【００１９】本発明のこれらの、およびその他の特徴、
態様、および長所は、以下の説明、付随の請求の範囲、
およびて添付の図面を参照してよりよく理解されるであ
ろう。
態様、および長所は、以下の説明、付随の請求の範囲、
およびて添付の図面を参照してよりよく理解されるであ
ろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】ここで図１を参照すると、軌道が
傾斜した状況で所望の指向方向プロフィールを維持する
ために軌道に乗った宇宙船のペイロードを配置する方法
のフローチャートが示されている。ブロック10によって
示されるように、この方法は、軌道において所望の指向
方向プロフィールを維持するためにペイロードのピッチ
軸によって慣性空間において描かれる円錐を定めるステ
ップを含む。この円錐によって、宇宙船軌道、宇宙船ペ
イロード、およびセンサジオメトリ、および所望の指向
目標の所定の知識を計算することができる。Westerlund
氏の特許明細書において説明されているように、軌道情
報は典型的に、ステーション維持動作を支援するために
当然にとされる地上距離測定データから得られる。図３
は、所望の宇宙船指向方向が赤外線地球センサによって
示されるように、地球の中心に向けられている時の、図
２に示された宇宙船14の傾斜軌道に対するこの円錐12の
図である。これは Broquet氏の文献によって説明されて
いる。この従来の技術は、地球表面に固定された点を指
向する一層有益な技術よりも説明するのにより簡単であ
り、それと一致する多くの特徴を有するので、最初に説
明される。
傾斜した状況で所望の指向方向プロフィールを維持する
ために軌道に乗った宇宙船のペイロードを配置する方法
のフローチャートが示されている。ブロック10によって
示されるように、この方法は、軌道において所望の指向
方向プロフィールを維持するためにペイロードのピッチ
軸によって慣性空間において描かれる円錐を定めるステ
ップを含む。この円錐によって、宇宙船軌道、宇宙船ペ
イロード、およびセンサジオメトリ、および所望の指向
目標の所定の知識を計算することができる。Westerlund
氏の特許明細書において説明されているように、軌道情
報は典型的に、ステーション維持動作を支援するために
当然にとされる地上距離測定データから得られる。図３
は、所望の宇宙船指向方向が赤外線地球センサによって
示されるように、地球の中心に向けられている時の、図
２に示された宇宙船14の傾斜軌道に対するこの円錐12の
図である。これは Broquet氏の文献によって説明されて
いる。この従来の技術は、地球表面に固定された点を指
向する一層有益な技術よりも説明するのにより簡単であ
り、それと一致する多くの特徴を有するので、最初に説
明される。
【００２１】宇宙船14が、北アンチノード16または南ア
ンチノード18のような軌道の垂線位置にある時、ピッチ
軸は円錐12に沿って整列され、姿勢20に沿って配置され
る。宇宙船14が、下降ノード22または上昇ノード24のよ
うな、赤道の垂線位置に配置される時、ピッチ軸は姿勢
26において円錐12に沿って整列される。したがってペイ
ロードのピッチ軸は円錐12の周りに軌道周波数の２倍で
トレースを描く。したがって、１日当たり１軌道の軌道
周波数で地球28の軌道を回る宇宙船において、ピッチ軸
は１日当たり２回転で円錐12の周りを掃引する。傾斜軌
道の傾斜角度θにおいて、ピッチ軸の姿勢は角度２分の
θで円錐12の中心の周りを素早く通る。
ンチノード18のような軌道の垂線位置にある時、ピッチ
軸は円錐12に沿って整列され、姿勢20に沿って配置され
る。宇宙船14が、下降ノード22または上昇ノード24のよ
うな、赤道の垂線位置に配置される時、ピッチ軸は姿勢
26において円錐12に沿って整列される。したがってペイ
ロードのピッチ軸は円錐12の周りに軌道周波数の２倍で
トレースを描く。したがって、１日当たり１軌道の軌道
周波数で地球28の軌道を回る宇宙船において、ピッチ軸
は１日当たり２回転で円錐12の周りを掃引する。傾斜軌
道の傾斜角度θにおいて、ピッチ軸の姿勢は角度２分の
θで円錐12の中心の周りを素早く通る。
【００２２】ここで参照文献とされるFowell氏の米国特
許第 5,184,790号明細書は、非線形および線形式を地球
の固定基準点を指向する正確なペイロード指向プロフィ
ールに与える。Fowell氏の特許明細書において与えられ
た線形式から、角運動量の傾斜は、 ρ（ｚ＋ρ）θ／２Ｌ と定められる。ここでθは静止軌道と傾斜軌道との間の
傾斜角度であり、ρは軌道半径であり、ｚ＋ρは宇宙船
と、宇宙船から地球の中心へのラインから突出している
固定された基準点との間の距離であり、Ｌは宇宙船から
固定された基準点への距離の平方であり、目標点が名目
上の衛星黄経平面に位置するならば、ロール・ヨー補正
は本体フレームにおいて等しい振幅を有する。さらにロ
ール・ヨー補正は、本体フレームにおいて（−サイン、
コサイン）関係を有する。これは、正確なペイロードピ
ッチ姿勢が、角度半径の円錐ρ（ｚ＋ρ）θ／２Ｌで所
定の慣性方向を中心に移動することを意味する。ピッチ
軸の円錐運動速度は、本体フレームにおける軌道速度と
同じ方向であるので、ピッチ軸の円錐運動速度は、慣性
フレームにおける軌道速度の２倍である。
許第 5,184,790号明細書は、非線形および線形式を地球
の固定基準点を指向する正確なペイロード指向プロフィ
ールに与える。Fowell氏の特許明細書において与えられ
た線形式から、角運動量の傾斜は、 ρ（ｚ＋ρ）θ／２Ｌ と定められる。ここでθは静止軌道と傾斜軌道との間の
傾斜角度であり、ρは軌道半径であり、ｚ＋ρは宇宙船
と、宇宙船から地球の中心へのラインから突出している
固定された基準点との間の距離であり、Ｌは宇宙船から
固定された基準点への距離の平方であり、目標点が名目
上の衛星黄経平面に位置するならば、ロール・ヨー補正
は本体フレームにおいて等しい振幅を有する。さらにロ
ール・ヨー補正は、本体フレームにおいて（−サイン、
コサイン）関係を有する。これは、正確なペイロードピ
ッチ姿勢が、角度半径の円錐ρ（ｚ＋ρ）θ／２Ｌで所
定の慣性方向を中心に移動することを意味する。ピッチ
軸の円錐運動速度は、本体フレームにおける軌道速度と
同じ方向であるので、ピッチ軸の円錐運動速度は、慣性
フレームにおける軌道速度の２倍である。
【００２３】図１を再び参照すると、円錐12に沿って位
置された姿勢において宇宙船のバイアス運動量ベクトル
の方向を定めるステップは、ブロック30によって示され
るように実行される。一般的に、姿勢は円錐12に沿う整
列を有することができる。図３に示されているように、
姿勢は都合よく、軌道垂線ベクトル20および赤道垂線ベ
クトル26によってスパンされる面に対してゼロ以外の角
度を有することができる。したがって、本発明の実施形
態は、ロール・ヨー平面において傾斜された１軸ジンバ
ルで動作する。結果的に、本発明は、純粋なロールジン
バル、またはロールおよびヨージンバルを有さない宇宙
船に利用できる。
置された姿勢において宇宙船のバイアス運動量ベクトル
の方向を定めるステップは、ブロック30によって示され
るように実行される。一般的に、姿勢は円錐12に沿う整
列を有することができる。図３に示されているように、
姿勢は都合よく、軌道垂線ベクトル20および赤道垂線ベ
クトル26によってスパンされる面に対してゼロ以外の角
度を有することができる。したがって、本発明の実施形
態は、ロール・ヨー平面において傾斜された１軸ジンバ
ルで動作する。結果的に、本発明は、純粋なロールジン
バル、またはロールおよびヨージンバルを有さない宇宙
船に利用できる。
【００２４】図４は、本発明の実施形態および従来の技
術の方法における円錐に対するバイアス運動量ベクトル
の位置を示している。地球の固定点が名目上の衛星黄経
の平面にあり、その点に対する指向方向が静止軌道にお
いて維持される点と同じに維持される時、慣性空間にお
けるペイロードのピッチ軸のパスは、Westerlund氏の文
献において説明されている赤道垂線ベクトルＥおよび姿
勢Ｗによってスパンされる直角の円錐を（第１オーダ
で）説明する。姿勢Ｗは、赤道垂線ベクトルＥおよび軌
道垂線ベクトルＮと同じ平面に配置される。Westerlund
氏の姿勢Ｗと、軌道垂線ベクトルＮとの間のオフセット
は、目標点の特定の場所に依存する。
術の方法における円錐に対するバイアス運動量ベクトル
の位置を示している。地球の固定点が名目上の衛星黄経
の平面にあり、その点に対する指向方向が静止軌道にお
いて維持される点と同じに維持される時、慣性空間にお
けるペイロードのピッチ軸のパスは、Westerlund氏の文
献において説明されている赤道垂線ベクトルＥおよび姿
勢Ｗによってスパンされる直角の円錐を（第１オーダ
で）説明する。姿勢Ｗは、赤道垂線ベクトルＥおよび軌
道垂線ベクトルＮと同じ平面に配置される。Westerlund
氏の姿勢Ｗと、軌道垂線ベクトルＮとの間のオフセット
は、目標点の特定の場所に依存する。
【００２５】Ｇによって示される姿勢は、Fowell氏の特
許明細書において、地球の中心を指向するために教示さ
れている。Ｆによって示される姿勢は、Fowell氏による
名目上の衛星点を指向する姿勢である。姿勢Ｆは、姿勢
Ｗと赤道垂線ベクトルＥとの中間にあることに注意すべ
きである。
許明細書において、地球の中心を指向するために教示さ
れている。Ｆによって示される姿勢は、Fowell氏による
名目上の衛星点を指向する姿勢である。姿勢Ｆは、姿勢
Ｗと赤道垂線ベクトルＥとの中間にあることに注意すべ
きである。
【００２６】目標点が名目上の衛星点である時、ＷとＥ
との間の角度は、ＮとＥとの間の角度の約１．１７８倍
である。目標点が地球の中心である時、ＷとＮは一致す
る。
との間の角度は、ＮとＥとの間の角度の約１．１７８倍
である。目標点が地球の中心である時、ＷとＮは一致す
る。
【００２７】種々の従来の技術の方法によって教示され
た運動量バイアスベクトルの方向は、以下のように要約
される。Renner氏の文献は推論的に、姿勢Ｅまたは姿勢
Ｎの何れかにおけるバイアス運動量ベクトルの配置を教
示している。Brouquet氏の文献は、姿勢Ｅまたは姿勢Ｎ
の何れかにおけるバイアス運動量ベクトルの配置を明白
に教示し、ＥおよびＮによってスパンされる図４におけ
る破線で描かれた円に沿う配置を推論的に教示してい
る。Muhlfelder氏の特許明細書は、バイアス運動量ベク
トルの方向が赤道垂線ベクトルＥに沿うことを教示して
いる。Westerlund氏の特許明細書は、姿勢Ｗに沿う運動
量バイアスベクトルの配置を教示している。 Agrawal氏
の特許明細書は、Ｅ以外の姿勢において図４に示された
実線の垂直ラインに沿う運動量ベクトルの配置を教示し
ている。姿勢Ｎは、２軸補正のために推奨され、姿勢Ｗ
はヨー軸補正のみのために推奨される。Rahn氏の特許明
細書は姿勢Ｅに沿う運動量ベクトルの位置を教示してい
る。Fowell氏の特許明細書は、図４の実線の垂直ライン
に沿う運動量ベクトルの位置を教示している。実線の垂
直ラインに沿う位置は目標に依存する。ベクトルは、地
球の中心の目標点に対する姿勢Ｇに沿って位置され、ベ
クトルは名目上の衛星目標点における姿勢Ｆに沿って配
置される。
た運動量バイアスベクトルの方向は、以下のように要約
される。Renner氏の文献は推論的に、姿勢Ｅまたは姿勢
Ｎの何れかにおけるバイアス運動量ベクトルの配置を教
示している。Brouquet氏の文献は、姿勢Ｅまたは姿勢Ｎ
の何れかにおけるバイアス運動量ベクトルの配置を明白
に教示し、ＥおよびＮによってスパンされる図４におけ
る破線で描かれた円に沿う配置を推論的に教示してい
る。Muhlfelder氏の特許明細書は、バイアス運動量ベク
トルの方向が赤道垂線ベクトルＥに沿うことを教示して
いる。Westerlund氏の特許明細書は、姿勢Ｗに沿う運動
量バイアスベクトルの配置を教示している。 Agrawal氏
の特許明細書は、Ｅ以外の姿勢において図４に示された
実線の垂直ラインに沿う運動量ベクトルの配置を教示し
ている。姿勢Ｎは、２軸補正のために推奨され、姿勢Ｗ
はヨー軸補正のみのために推奨される。Rahn氏の特許明
細書は姿勢Ｅに沿う運動量ベクトルの位置を教示してい
る。Fowell氏の特許明細書は、図４の実線の垂直ライン
に沿う運動量ベクトルの位置を教示している。実線の垂
直ラインに沿う位置は目標に依存する。ベクトルは、地
球の中心の目標点に対する姿勢Ｇに沿って位置され、ベ
クトルは名目上の衛星目標点における姿勢Ｆに沿って配
置される。
【００２８】これらの従来の方法と比較して、本発明の
実施形態は、図４に示される実線で示された円に沿う運
動量バイアスベクトルの方向を位置させる。この実線で
示されれた円は、赤道垂線ベクトルＥおよびWesterlund
氏の姿勢Ｗによってスパンされる直角な円錐を示してい
る。
実施形態は、図４に示される実線で示された円に沿う運
動量バイアスベクトルの方向を位置させる。この実線で
示されれた円は、赤道垂線ベクトルＥおよびWesterlund
氏の姿勢Ｗによってスパンされる直角な円錐を示してい
る。
【００２９】図１を再び参照すると、ピッチ軸に垂直な
単一の本体に固定された軸を中心にペイロードに回転さ
せるステップは、ブロック40によって示されるように実
行される。このステップは、円錐に沿ってピッチ軸を整
列して、軌道において所望の指向方向プロフィールを維
持するために実行される。このステップは、慣性空間に
おいて描かれる円錐に沿う姿勢で衛星角運動量を配置す
ることによって、角運動量ベクトルと正確なペイロード
ピッチ軸との間における本体に固定された補正が、傾斜
角度において線形である全ての指向方向エラーのための
ピッチ軸に垂直な単一の本体と固定された軸を中心とし
た回転であるということを利用している。
単一の本体に固定された軸を中心にペイロードに回転さ
せるステップは、ブロック40によって示されるように実
行される。このステップは、円錐に沿ってピッチ軸を整
列して、軌道において所望の指向方向プロフィールを維
持するために実行される。このステップは、慣性空間に
おいて描かれる円錐に沿う姿勢で衛星角運動量を配置す
ることによって、角運動量ベクトルと正確なペイロード
ピッチ軸との間における本体に固定された補正が、傾斜
角度において線形である全ての指向方向エラーのための
ピッチ軸に垂直な単一の本体と固定された軸を中心とし
た回転であるということを利用している。
【００３０】本体におけるこの軸の方向は、円錐におい
て選択される方向の関数である。１本の補正軸のみが宇
宙船の本体において利用可能であるが、角運動量の方向
が有効であるならば、角運動量の方向は特定のジンバル
軸を使用するために発見できる。他方で、幾つかのジン
バル軸が本体において利用可能であるならば、角運動量
ベクトルの方向は運動量管理システムに最も良く適合す
る、および／または理想的でない運動量管理システムの
ために発生する最も容認可能な指向方向エラーを与える
ように選択されることができる。例えば、ペイロードが
２自由度ジンバルを有するか、または運動量蓄積装置が
横断方向の運動量蓄積装置の２自由度ジンバルを有する
ならば、幾つかのジンバル軸を使用することができる。
て選択される方向の関数である。１本の補正軸のみが宇
宙船の本体において利用可能であるが、角運動量の方向
が有効であるならば、角運動量の方向は特定のジンバル
軸を使用するために発見できる。他方で、幾つかのジン
バル軸が本体において利用可能であるならば、角運動量
ベクトルの方向は運動量管理システムに最も良く適合す
る、および／または理想的でない運動量管理システムの
ために発生する最も容認可能な指向方向エラーを与える
ように選択されることができる。例えば、ペイロードが
２自由度ジンバルを有するか、または運動量蓄積装置が
横断方向の運動量蓄積装置の２自由度ジンバルを有する
ならば、幾つかのジンバル軸を使用することができる。
【００３１】軸を与えられた角運動量方向を発見するた
めの一般的な方法は、以下の通りである。第１に、ペイ
ロードがその点に対する正確な姿勢を有する軌道内の幾
つかの点に配置される。その後、ペイロード軸が円錐を
再び通るまで、ペイロードはジンバル軸を中心に回転さ
れる。この第２の方向は、角運動量ベクトルに対する適
切な慣性姿勢である。ペイロードピッチ軸が円錐に対し
て接線方向に移動するならば、角運動量ベクトルの適切
な姿勢は現在のペイロードピッチ軸の姿勢である。
めの一般的な方法は、以下の通りである。第１に、ペイ
ロードがその点に対する正確な姿勢を有する軌道内の幾
つかの点に配置される。その後、ペイロード軸が円錐を
再び通るまで、ペイロードはジンバル軸を中心に回転さ
れる。この第２の方向は、角運動量ベクトルに対する適
切な慣性姿勢である。ペイロードピッチ軸が円錐に対し
て接線方向に移動するならば、角運動量ベクトルの適切
な姿勢は現在のペイロードピッチ軸の姿勢である。
【００３２】図５は、本発明の実施形態にしたがう補正
された傾斜軌道を有する宇宙船の８つのスナップショッ
トを示している。衛星の北から観察されたこれらのスナ
ップショットは、衛星の軌道における８つの均等に間隔
を置かれた点において撮影されている。アンチノードに
対する正確なピッチ軸の姿勢を示すWesterlund氏の姿勢
は、Ｗによって示されている。上昇ノードおよび下降ノ
ードにおける正確なペイロードピッチ軸である赤道の垂
線姿勢は、Ｅによって示されている。それぞれＸおよび
Ｚによって示されている宇宙船のロールおよびヨー軸は
各点において示されている。
された傾斜軌道を有する宇宙船の８つのスナップショッ
トを示している。衛星の北から観察されたこれらのスナ
ップショットは、衛星の軌道における８つの均等に間隔
を置かれた点において撮影されている。アンチノードに
対する正確なピッチ軸の姿勢を示すWesterlund氏の姿勢
は、Ｗによって示されている。上昇ノードおよび下降ノ
ードにおける正確なペイロードピッチ軸である赤道の垂
線姿勢は、Ｅによって示されている。それぞれＸおよび
Ｚによって示されている宇宙船のロールおよびヨー軸は
各点において示されている。
【００３３】ジンバル軸は、各点において短い矢印で示
されている。この例において、ジンバル軸は、ロール軸
Ｘとヨー軸Ｚとの間の４５°のところに示されている。
軌道内の各点における黒い点は、その点における適切な
ペイロードピッチ軸の姿勢を示している。角運動量ベク
トルからのオフセットは、Ｙ軸とＺ軸との交差点に位置
され、ピッチ軸の姿勢は各場合においてジンバル軸に垂
直であることが認められる。さらに角運動量ベクトルの
慣性方向は軌道において固定的に保持されていることも
認められる。
されている。この例において、ジンバル軸は、ロール軸
Ｘとヨー軸Ｚとの間の４５°のところに示されている。
軌道内の各点における黒い点は、その点における適切な
ペイロードピッチ軸の姿勢を示している。角運動量ベク
トルからのオフセットは、Ｙ軸とＺ軸との交差点に位置
され、ピッチ軸の姿勢は各場合においてジンバル軸に垂
直であることが認められる。さらに角運動量ベクトルの
慣性方向は軌道において固定的に保持されていることも
認められる。
【００３４】図６は、本発明にしたがう傾斜軌道を補正
するシステムのブロック図である。軌道および姿勢セン
サ48は、プロセッサ50に入力する宇宙船軌道および姿勢
を定める。典型的な市販製品において、軌道情報は地上
距離測定センサによって得られ、テレメータで宇宙船に
伝えられ、一方で宇宙船の姿勢情報は、地球または太陽
センサのような機上センサ、姿勢ダイナミックモデルを
使用する機上評価から得られる。地上および宇宙船上の
両方における多くの軌道および姿勢感知手段は当業者に
知られている。
するシステムのブロック図である。軌道および姿勢セン
サ48は、プロセッサ50に入力する宇宙船軌道および姿勢
を定める。典型的な市販製品において、軌道情報は地上
距離測定センサによって得られ、テレメータで宇宙船に
伝えられ、一方で宇宙船の姿勢情報は、地球または太陽
センサのような機上センサ、姿勢ダイナミックモデルを
使用する機上評価から得られる。地上および宇宙船上の
両方における多くの軌道および姿勢感知手段は当業者に
知られている。
【００３５】プロセッサ50は、ペイロードのピッチ軸に
よって慣性空間において描かれる円錐を定めて、傾斜軌
道における所望の指向方向プロフィールを維持するため
に使用される。軌道垂線ベクトルおよび赤道垂線ベクト
ルによってスパンされる平面の外側を除いて、円錐に沿
って位置された姿勢において宇宙船のバイアス運動量ベ
クトルの方向を維持するために、外部トルク装置52（ス
ラスタおよび磁気トルク装置、等）が、プロセッサ50お
よび運動量管理論理装置に応答する。姿勢は軌道垂線ベ
クトルおよび赤道垂線ベクトルによってスパンされる面
に対してゼロ以外の角度を有することができる。運動量
蓄積装置53は、外部トルク装置52によって生成される運
動量を蓄積する。
よって慣性空間において描かれる円錐を定めて、傾斜軌
道における所望の指向方向プロフィールを維持するため
に使用される。軌道垂線ベクトルおよび赤道垂線ベクト
ルによってスパンされる平面の外側を除いて、円錐に沿
って位置された姿勢において宇宙船のバイアス運動量ベ
クトルの方向を維持するために、外部トルク装置52（ス
ラスタおよび磁気トルク装置、等）が、プロセッサ50お
よび運動量管理論理装置に応答する。姿勢は軌道垂線ベ
クトルおよび赤道垂線ベクトルによってスパンされる面
に対してゼロ以外の角度を有することができる。運動量
蓄積装置53は、外部トルク装置52によって生成される運
動量を蓄積する。
【００３６】単一の自由度アクチュエータ54は、ピッチ
軸に対して垂直な本体に固定された軸に沿って方向付け
られる。単一の自由度アクチュエータ54は、円錐に沿っ
て整列するために運動量蓄積装置53に対してペイロード
56を回転するプロセッサ50に応答する。したがって、所
望のポイントプロフィールは傾斜軌道において維持され
る。
軸に対して垂直な本体に固定された軸に沿って方向付け
られる。単一の自由度アクチュエータ54は、円錐に沿っ
て整列するために運動量蓄積装置53に対してペイロード
56を回転するプロセッサ50に応答する。したがって、所
望のポイントプロフィールは傾斜軌道において維持され
る。
【００３７】運動量源である装置52によって生成される
バイアス運動量ベクトルは、宇宙船のロール・ヨー平面
において斜めにされる１軸ジンバルを使用して方向を設
定されることができる。例えば、バイアス運動量ベクト
ルは、斜めにされたＶ型の運動量ホイールを使用して配
置されることができる。
バイアス運動量ベクトルは、宇宙船のロール・ヨー平面
において斜めにされる１軸ジンバルを使用して方向を設
定されることができる。例えば、バイアス運動量ベクト
ルは、斜めにされたＶ型の運動量ホイールを使用して配
置されることができる。
【００３８】地球センサベースシステムにおいて、一度
所望のバイアスモメンタムが設定されると、時間の変化
する地球センサバイアス方式を使用して地球センサロー
ルエラーによって制御されることができる。この方法を
実行する際に、ヨー軸を中心とした純粋な回転であるの
で、ジンバル軸はヨー軸から３０°以上であることが好
ましく、したがってジンバルの回転が結合してロールエ
ラーを生成することはない。ビーコン感知システムに対
して、ヨー軸に近すぎる場合に、同様のことが応用され
る。しかしながら、感知はそのシステムにおいて一層正
確であるので、ジンバル軸はヨー軸から３０°未満であ
ってもよい。ビーコンの位置が所望の指向方向位置であ
るならば、時間変化センサのオフセットは必要とされな
い。
所望のバイアスモメンタムが設定されると、時間の変化
する地球センサバイアス方式を使用して地球センサロー
ルエラーによって制御されることができる。この方法を
実行する際に、ヨー軸を中心とした純粋な回転であるの
で、ジンバル軸はヨー軸から３０°以上であることが好
ましく、したがってジンバルの回転が結合してロールエ
ラーを生成することはない。ビーコン感知システムに対
して、ヨー軸に近すぎる場合に、同様のことが応用され
る。しかしながら、感知はそのシステムにおいて一層正
確であるので、ジンバル軸はヨー軸から３０°未満であ
ってもよい。ビーコンの位置が所望の指向方向位置であ
るならば、時間変化センサのオフセットは必要とされな
い。
【００３９】このシステムを構成するために、当業者に
知られている手段、または当業者に明白な手段によって
多数のステップが実現されることが仮定される。特に、
衛星の軌道を決定し、その展開を予測する手段は、所望
の慣性姿勢に対して宇宙船バイアス運動量の方位を定め
る手段のように、Westerlund氏の特許明細書において説
明されている。単一自由度のアクチュエータを使用する
姿勢制御システムの設計および構造は、Dahl氏の文献、
Broquet氏の文献、 Broquet氏の特許明細書、およびRa
hn氏の特許明細書、並びにここで引用された文献におい
て示されている。制御ループおよび運動量管理システム
を設計する際に、動作の非線形式は、軌道外の基準の運
動量バイアス姿勢を中心に再び線形にされ、その結果ジ
ンバルが斜めになることを考慮すべきである。それを行
うための技術は、当業者によく知られている。Rahn氏の
特許明細書は第１のステップ（の特別な場合）であり、
Dahl氏の文献はその後のステップの例である。同様に、
指向方向運動力学はFowell氏の特許第 5,184,790号明細
書に記載されており、例示的な式は、軌道離心率、同期
期間からの軌道周期のずれ、軌道の展開、および地球フ
レームにおいて固定されていない指向方向プロフィール
のようなその他の効果のために増加される可能性があ
る。
知られている手段、または当業者に明白な手段によって
多数のステップが実現されることが仮定される。特に、
衛星の軌道を決定し、その展開を予測する手段は、所望
の慣性姿勢に対して宇宙船バイアス運動量の方位を定め
る手段のように、Westerlund氏の特許明細書において説
明されている。単一自由度のアクチュエータを使用する
姿勢制御システムの設計および構造は、Dahl氏の文献、
Broquet氏の文献、 Broquet氏の特許明細書、およびRa
hn氏の特許明細書、並びにここで引用された文献におい
て示されている。制御ループおよび運動量管理システム
を設計する際に、動作の非線形式は、軌道外の基準の運
動量バイアス姿勢を中心に再び線形にされ、その結果ジ
ンバルが斜めになることを考慮すべきである。それを行
うための技術は、当業者によく知られている。Rahn氏の
特許明細書は第１のステップ（の特別な場合）であり、
Dahl氏の文献はその後のステップの例である。同様に、
指向方向運動力学はFowell氏の特許第 5,184,790号明細
書に記載されており、例示的な式は、軌道離心率、同期
期間からの軌道周期のずれ、軌道の展開、および地球フ
レームにおいて固定されていない指向方向プロフィール
のようなその他の効果のために増加される可能性があ
る。
【００４０】本発明の上記の実施形態は種々の変形拡張
をすることができることに注意すべきである。適切な補
正軸および運動量バイアスベクトルの位置を定めるため
に、非線形効果を考慮することができる。軌道展開の機
上モデルは、オフセットプロフィールを更新し、自立性
を増加するために機上運動量管理装置によって使用され
る目標の運動量バイアス方向を変更するために使用され
ることができる。瞬間慣性角運動量姿勢におけるエラー
の機上評価は、センサオフセットプロフィールに要素化
（ｆａｃｔｏｒ）される。センサオフセットプロフィー
ルは、軌道離心率、熱変形、地球の扁球形、地球の半径
変化、および外部トルクの影響のようなその他のエラー
を補正することができる。太陽センサ、恒星センサ、磁
力計のようなその他のセンサを使用することができる。
さらに、固定点を追跡するのではく、軌道において最良
のＲＦ特定プロフィールを生成するために、円錐を定め
ることができる。さらに、運動量源と本体との間、本体
とペイロードとの間、またはそれらの組合せにおいてジ
ンバルを配置することができる。さらにまた多数の自由
度ジンバルは、１自由度を与えるために使用されること
ができる。この長所は、運動力学の曖昧さを無くすこと
ができ、オフセットプロフィールの無い補正が可能にな
ることである。
をすることができることに注意すべきである。適切な補
正軸および運動量バイアスベクトルの位置を定めるため
に、非線形効果を考慮することができる。軌道展開の機
上モデルは、オフセットプロフィールを更新し、自立性
を増加するために機上運動量管理装置によって使用され
る目標の運動量バイアス方向を変更するために使用され
ることができる。瞬間慣性角運動量姿勢におけるエラー
の機上評価は、センサオフセットプロフィールに要素化
（ｆａｃｔｏｒ）される。センサオフセットプロフィー
ルは、軌道離心率、熱変形、地球の扁球形、地球の半径
変化、および外部トルクの影響のようなその他のエラー
を補正することができる。太陽センサ、恒星センサ、磁
力計のようなその他のセンサを使用することができる。
さらに、固定点を追跡するのではく、軌道において最良
のＲＦ特定プロフィールを生成するために、円錐を定め
ることができる。さらに、運動量源と本体との間、本体
とペイロードとの間、またはそれらの組合せにおいてジ
ンバルを配置することができる。さらにまた多数の自由
度ジンバルは、１自由度を与えるために使用されること
ができる。この長所は、運動力学の曖昧さを無くすこと
ができ、オフセットプロフィールの無い補正が可能にな
ることである。
【００４１】本発明は、当業者に明白な多くの別の実施
形態、変形、および変更を含む種々の異なる実施形態に
おいて使用できることに注意すべきである。したがっ
て、本発明は、本発明の技術的範囲内の別の実施形態、
変形、および変更のような全てを包含することが意図さ
れている。
形態、変形、および変更を含む種々の異なる実施形態に
おいて使用できることに注意すべきである。したがっ
て、本発明は、本発明の技術的範囲内の別の実施形態、
変形、および変更のような全てを包含することが意図さ
れている。
【図１】本発明にしたがう軌道傾斜補正方法の１実施形
態のフローチャート。
態のフローチャート。
【図２】宇宙船の傾斜軌道の説明図。
【図３】傾斜軌道において所望の指向方向プロフィール
を維持するために、ペイロードのピッチ軸によって慣性
空間において描かれる円錐を示す図。
を維持するために、ペイロードのピッチ軸によって慣性
空間において描かれる円錐を示す図。
【図４】本発明の実施形態および従来技術の方法におい
て円錐に関するバイアス運動量ベクトルの配置を示す
図。
て円錐に関するバイアス運動量ベクトルの配置を示す
図。
【図５】本発明にしたがって傾斜軌道を補正する方法を
使用する傾斜軌道を運動する宇宙船の８つのスナップシ
ョットの図。
使用する傾斜軌道を運動する宇宙船の８つのスナップシ
ョットの図。
【図６】傾斜軌道を補正するシステムのブロック図。
Claims (10)
- 【請求項１】 軌道の傾斜した状況で地球の中心ではな
く、所望の指向方向プロフィールを維持するためにバイ
アス運動量蓄積手段を含む軌道に乗った宇宙船のペイロ
ードの方位を設定する方法において、 軌道における所望の指向方向プロフィールを維持するた
めにペイロードのピッチ軸によって慣性空間において描
かれる円錐を定め、 円錐内で、軌道垂線ベクトルおよび赤道垂線ベクトルに
よってスパンされる平面の外部に配置された姿勢におい
て宇宙船のバイアス運動量ベクトルの方位を設定し、 所望の指向方向プロフィールにおけるペイロードピッチ
軸を維持するために角度変化手段によってロール・ヨー
面において斜めにされた単一の本体に固定された軸を中
心にして、ペイロードピッチ軸とバイアス運動量ベクト
ルとの間の角度を変化させるステップを含み、 バイアス運動量ベクトルの姿勢および単一の本体に固定
された軸が、所望の指向方向プロフィールの維持と一致
するように選択されることを特徴とする軌道に乗った宇
宙船のペイロードの方位を設定する方法。 - 【請求項２】 バイアス運動量蓄積手段が運動量ホイー
ルを含み、角度変化手段が単一軸ジンバルを含む請求項
１記載の方法。 - 【請求項３】 角度変化手段が、ペイロードと、バイア
ス運動量蓄積手段を有する宇宙船の一部分との間の単一
自由度のジンバルを含んでいる請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 角度変化手段が、それぞれ、単一の本体
に固定された軸に垂直な軸を有する第１のホイールおよ
び第２のホイールを含んでいる請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 ペイロードが、地球の表面上に固定され
た点に対して維持される請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 軌道の傾斜した状況で地球の中心ではな
く、所望の指向方向プロフィールを維持するためにバイ
アス運動量蓄積手段を含んでいる軌道に乗った宇宙船の
ペイロードの方向を設定するシステムにおいて、 軌道および宇宙船の姿勢を定める１組の軌道および姿勢
センサと、 軌道における所望の指向方向プロフィールを維持するた
めに、ペイロードのピッチ軸によって慣性空間において
描かれる円錐を定めるプロセッサと、 円錐に沿って配置され、軌道垂線ベクトルおよび赤道垂
線ベクトルによってスパンされる平面の外側に位置する
姿勢において宇宙船のバイアス運動量ベクトルの方向を
維持するようにプロセッサに応答する外部トルク装置
と、 所望の指向方向プロフィールにおいてピッチ軸を維持す
るためにロール・ヨー平面において斜めにされた単一の
本体に固定された軸を中心にピッチ軸とバイアス運動量
ベクトルとの間で角度を変化させるためにプロセッサに
応答する角度変化手段とを具備し、 バイアス運動量ベクトルの姿勢および単一の本体に固定
された軸が、所望の指向方向プロフィールの維持と一致
するように選択されることを特徴とする軌道に乗った宇
宙船のペイロードの方向を設定するシステム。 - 【請求項７】 バイアス運動量蓄積手段が運動量ホイー
ルを含み、角度変化手段が単一軸のジンバルを含んでい
る請求項６記載のシステム。 - 【請求項８】 角度変化手段が、ペイロードと、バイア
ス運動量蓄積手段を含んでいる宇宙船の一部分との間で
単一自由度のジンバルを含んでいる請求項６記載のシス
テム。 - 【請求項９】 角度変化手段が、それぞれ、単一の本体
に固定された軸に垂直な軸を有する第１のホイールおよ
び第２のホイールを含んでいる請求項６記載のシステ
ム。 - 【請求項１０】 ペイロードが、地球の表面上に固定さ
れた点に対して維持される請求項６記載のシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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