JP2007125924A - 人工衛星の姿勢決定系 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】人工衛星の姿勢センサとなるジャイロ内部のリバランスループ2と積分器4との間に高周波擾乱除去用フィルタ3を備えた構成とする。
【選択図】図1
Description
以下、この発明の実施の形態1を図にもとづいて説明する。図1は、実施の形態1による姿勢センサの構成を示す概要図であり、具体的には、姿勢センサであるジャイロ12(図3)の内部の構成を示すブロック図である。図1に示すセンサは、一般的なジャイロの構成であるリバランスループ2と積分器4の間に高周波擾乱成分除去用フィルタ3を設けたものである。
そこで、高周波擾乱成分除去用フィルタ3を設けてアナログ出力の角速度を出力するようにしている。この角速度は、さらに、積分器4を介して、角度増分が姿勢決定系5に取り込まれる。通常、この姿勢決定系5のサンプリング周波数は10数Hzとされている。
次に、この発明に実施の形態2について説明する。姿勢センサの構成は、実施の形態1と同じであるため図示および説明を省略する。実施の形態1では、図1に示すように高周波擾乱成分除去用フィルタ3を設けているが、実施の形態2は、このフィルタを可変とし、必要に応じて、フィルタパラメータを変更することができるようにしたものである。
次に、この発明の実施の形態3について説明する。姿勢センサの構成は、実施の形態1と同じであるため図示および説明を省略する。実施の形態1では、図1に示すように高周波擾乱成分除去用フィルタ3を設けているが、実施の形態3は、この高周波擾乱成分除去用フィルタ3のパラメータを、衛星搭載の様々なセンサデータから擾乱成分を推定して決定するようにしたものである。ただし、これらのセンサは、高周波擾乱成分を検出するために設置されたセンサに限定されるものではない。
次に、この発明の実施の形態4を図にもとづいて説明する。図2は、実施の形態4による姿勢センサの構成を示す概要図であり、具体的には、姿勢センサ、ジャイロ12の内部の構成を示すブロック図である。また、図3は、ジャイロ12と衛星構体13との設置位置関係を示す概要図で、加速度センサ11は、ジャイロ12の外部に接するように設けられている。
広帯域検出系10は、人工衛星の低周波姿勢変動を検出するジャイロ検出系1に対してはノイズとなる高周波数のパネル共振などによる回転の周波数成分および大きさを検出するために設けられたものである。
次に、この発明の実施の形態5について説明する。姿勢センサの構成は実施の形態4と同じであるため図示及び説明を省略する。実施の形態5は、図2における高周波擾乱成分除去用ローパスフィルタ3を、擾乱周波数が単一で限定される場合には、その限定された周波数成分を除去できるようなノッチフィルタを設ける構成とするものである。
次に、この発明の実施の形態6について説明する。姿勢センサの構成は実施の形態4と同じであるため図示及び説明を省略する。実施の形態4では、広帯域検出用センサとして、図3及び図4に示すように、4個の加速度センサ11をジャイロ12に設置する構成としたが、実施の形態6は、3個の加速度センサ11を120度間隔でジャイロ12に設置し、面内の回転成分を除く2軸成分を算出するようにしたものである。なお、その他にもジャイロを設置する人工衛星の構体パネル面13の面内2軸角度変動が算出可能な配置であれば、どのような配置にしても良い。
次に、この発明の実施の形態7について説明する。姿勢センサの構成は実施の形態4と同じであるため図示及び説明を省略する。実施の形態4では、図3に示すように、加速度センサ11をジャイロ12の筐体の外部に設けているが、実施の形態7は加速度センサ11をジャイロ12の内部に搭載するものである。
次に、この発明の実施の形態8について説明する。姿勢センサの構成は実施の形態4と同じであるため図示及び説明を省略する。実施の形態4では、図2〜図4に示すように、広帯域検出系10において加速度センサ11をセンサとして用いているが、実施の形態8では加速度センサ11を使用せず、広帯域の2軸のジッタセンサをジャイロ12に設置して広帯域検出用センサとして使用するものである。
次に、この発明の実施の形態9について説明する。姿勢センサの構成は実施の形態4と同じであるため図示及び説明を省略する。実施の形態4では、図4に示すように、ジャイロ12の筐体に接するように加速度センサ11を配置しているが、実施の形態9はジャイロ12の筐体と衛星構体13との間に擾乱周波数よりも高い共振周波数を持つパネル(図示せず)を設置して、そのパネル上に加速度センサ11とジャイロ12を配置するものである。
次に、この発明の実施の形態10について説明する。姿勢センサの構成は実施の形態4と同じであるため図示及び説明を省略する。実施の形態4では、高周波擾乱成分除去用フィルタパラメータの決定部6におけるフィルタ設定過程で、図5に示すように、ホイールの回転数範囲全帯域のスペクトルを包絡するように角速度スペクトルを作成する場合に、モーメンタムホイールの回転数全範囲を包絡するようにしているが、実施の形態10はモーメンタムホイールやリアクションホイールのように回転数が変化して擾乱周波数が変化してしまうような擾乱源ではなく、擾乱が定常擾乱に限定される場合には、図11に示すデータから図5を求めることなく、広帯域慣性センサを用いて図5に示す角速度スペクトルを直接求め、高周波擾乱成分検出部9で擾乱成分を検出して高周波擾乱成分除去用フィルタパラメータの決定部6でフィルタのパラメータを決定するようにしたものである。
次に、この発明の実施の形態11を図にもとづいて説明する。図8は、実施の形態11による姿勢制御系の構成を示すブロック図である。この図において、図2と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図2と異なる点は、サンプリング周波数が可変なサンプラ14と高周波擾乱除去用ローパスフィルタ3により構成されるジャイロ出力後処理系15を設けた点である。
次に、この発明の実施の形態12を図にもとづいて説明する。図9は、実施の形態12による姿勢制御系の構成を示すブロック図である。この図において、図2と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
次に、この発明の実施の形態13について説明する。上述した図2、図8、図9の構成では、広帯域検出系10の内部で高周波擾乱成分の検出まで行なっているが、実施の形態13はスペクトル処理部8までをオンボードで実施し、その結果をテレメトリで地上に送信して、オフラインで高周波擾乱成分除去用フィルタ3のパラメータとサンプラのサンプリング周波数を決定し、人工衛星にそれらパラメータを送信するものである。
3 高周波擾乱成分除去用フィルタ、 4 積分器、 5 姿勢決定系、
6 高周波擾乱成分除去用フィルタパラメータの決定部、 7 2階積分、
8 スペクトル処理部、 9 高周波擾乱成分検出部、 10 広帯域検出系、
11 加速度センサ、 12 ジャイロ、 13 衛星構体、 14 サンプラ、
15 ジャイロ出力後処理系、 16 振動絶縁系、 20 微分器。
Claims (11)
- 人工衛星の姿勢センサとなるジャイロ内部のリバランスループと積分器との間に高周波擾乱除去用フィルタを備えたことを特徴とする人工衛星の姿勢決定系。
- 上記ジャイロ内部に設けられた高周波擾乱除去用フィルタのパラメータを、可変としたことを特徴とする請求項1記載の人工衛星の姿勢決定系。
- 上記ジャイロ内部に設けられた高周波擾乱除去用フィルタのパラメータを、衛星搭載センサデータにもとづいて決定し得るようにしたことを特徴とする請求項2記載の人工衛星の姿勢決定系。
- 人工衛星の姿勢センサとなるジャイロ内部のリバランスループと積分器との間に高周波擾乱除去用フィルタを備えたジャイロ検出系及び高周波擾乱を計測する広帯域検出系を備えたことを特徴とする人工衛星の姿勢決定系。
- 上記広帯域検出系は、ジャイロ内部またはジャイロ外部に接するように設置され、角速度を検出するセンサを有することを特徴とする請求項4記載の人工衛星の姿勢決定系。
- 上記広帯域検出系は、ジャイロに入力される角度変動の周波数成分について分析することが可能なスペクトル処理部と、人工衛星の姿勢変動以外の高周波擾乱成分を検出する高周波擾乱成分検出部とを有することを特徴とする請求項4記載の人工衛星の姿勢決定系。
- 上記広帯域検出系のセンサで検出したデータを地上に伝送し、地上で擾乱成分を推定すると共に、地上からの伝送にもとづいてフィルタ回路の特性を変更し得るようにしたことを特徴とする請求項4記載の人工衛星の姿勢決定系。
- 上記ジャイロ検出系の高周波擾乱除去用フィルタと上記広帯域検出系との間に、高周波擾乱成分除去用フィルタパラメータの決定部を設けたことを特徴とする請求項4記載の人工衛星の姿勢決定系。
- 人工衛星の姿勢センサとなるジャイロ検出系及び上記ジャイロ検出系に接続され、サンプラと高周波擾乱成分除去用フィルタとを有するジャイロ出力後処理系並びに高周波擾乱を計測する広帯域検出系を備えたことを特徴とする人工衛星の姿勢決定系。
- 上記ジャイロ出力後処理系のサンプラのサンプリングタイミング及び高周波擾乱成分除去用フィルタのパラメータを上記広帯域検出系のデータにもとづいて決定することを特徴とする請求項9記載の人工衛星の姿勢決定系。
- 衛星構体パネルとジャイロとの間に設置した振動絶縁系を設け、上記ジャイロ検出系の高周波擾乱を除去することを特徴とする人工衛星の姿勢決定系。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012240433A (ja) * | 2011-05-16 | 2012-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | 人工衛星の姿勢決定装置および人工衛星の姿勢決定方法 |
CN110132287A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-08-16 | 西安电子科技大学 | 一种基于极限学习机网络补偿的卫星高精度联合定姿方法 |
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JPS53104268A (en) * | 1977-02-24 | 1978-09-11 | Japan Aviation Electron | Strap down type virtical gyrocompass |
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2005
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