JP2910405B2 - 静止衛星用姿勢検出装置 - Google Patents
静止衛星用姿勢検出装置Info
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- JP2910405B2 JP2910405B2 JP4114346A JP11434692A JP2910405B2 JP 2910405 B2 JP2910405 B2 JP 2910405B2 JP 4114346 A JP4114346 A JP 4114346A JP 11434692 A JP11434692 A JP 11434692A JP 2910405 B2 JP2910405 B2 JP 2910405B2
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- geostationary satellite
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静止衛星用姿勢検出装置
に関し、特に高分解能の光学観測機器を搭載して高精度
の姿勢制御が要求される静止３軸衛星用の高精度な、静
止衛星用姿勢検出装置に関する。
に関し、特に高分解能の光学観測機器を搭載して高精度
の姿勢制御が要求される静止３軸衛星用の高精度な、静
止衛星用姿勢検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高精度と称する姿勢検出用センサ
としては、太陽センサと恒星センサがある。これらのセ
ンサによって実現されている現状での最高精度は次の通
りである。太陽センサ：４ａｒｃｓｅｃ（ＳＭＭ衛星搭
載、試験用），恒星センサ：０．３ａｒｃｓｅｃ（ＪＰ
Ｌ ＡＳＴＲＯ トラッカー）。
としては、太陽センサと恒星センサがある。これらのセ
ンサによって実現されている現状での最高精度は次の通
りである。太陽センサ：４ａｒｃｓｅｃ（ＳＭＭ衛星搭
載、試験用），恒星センサ：０．３ａｒｃｓｅｃ（ＪＰ
Ｌ ＡＳＴＲＯ トラッカー）。
【０００３】なお、恒星センサが姿勢の基準とする恒星
のカタログ自体、０．５ａｒｃｓｅｃ程度の誤差を持っ
ていると言われている。
のカタログ自体、０．５ａｒｃｓｅｃ程度の誤差を持っ
ていると言われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】将来型気象衛星に見ら
れるように、静止衛星上の光学観測機器にも高分解能が
要求されるようになって来ており、このことは必然的に
高精度の姿勢制御要求を生む。例えば、赤道上３０ｍ×
３０ｍの分解能をもって観測しようとすると、０．１ａ
ｒｃｓｅｃ程度の姿勢決定精度が要求されることにな
る。しかしながら、上述した従来の姿勢センサ（太陽セ
ンサ、恒星センサ）では、このような要求を満足する検
出精度が得られないという問題点があった。
れるように、静止衛星上の光学観測機器にも高分解能が
要求されるようになって来ており、このことは必然的に
高精度の姿勢制御要求を生む。例えば、赤道上３０ｍ×
３０ｍの分解能をもって観測しようとすると、０．１ａ
ｒｃｓｅｃ程度の姿勢決定精度が要求されることにな
る。しかしながら、上述した従来の姿勢センサ（太陽セ
ンサ、恒星センサ）では、このような要求を満足する検
出精度が得られないという問題点があった。
【０００５】本発明の目的は、従来の姿勢センサの検出
精度を大幅に改善し、上述した高精度の姿勢決定を可能
とする静止衛星用姿勢検出装置を提供することにある。
精度を大幅に改善し、上述した高精度の姿勢決定を可能
とする静止衛星用姿勢検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の静止衛星用姿勢
検出装置は、地球上に設定した２つの基準点に配設さ
れ、静止衛星に向けてそれぞれ基準光を送出する２つの
レーザ光送信部と、静止衛星に搭載して前記２つのレー
ザ光送出部の送出する２つの基準光を受け、その受光方
向から静止衛星の３軸回りの姿勢を検出する基準光検出
部とを備えた構成を有する。
検出装置は、地球上に設定した２つの基準点に配設さ
れ、静止衛星に向けてそれぞれ基準光を送出する２つの
レーザ光送信部と、静止衛星に搭載して前記２つのレー
ザ光送出部の送出する２つの基準光を受け、その受光方
向から静止衛星の３軸回りの姿勢を検出する基準光検出
部とを備えた構成を有する。
【０００７】また本発明の静止衛星用姿勢検出装置は、
受光面を直交座標の４象限に分割し、原点を基準位置と
する２個の光検出器で前記２つの基準光のそれぞれを受
光し、前記４象限の受光出力のレベル比較にもとづいて
静止衛星の３軸回りの姿勢のずれを検出する構成を有す
る。
受光面を直交座標の４象限に分割し、原点を基準位置と
する２個の光検出器で前記２つの基準光のそれぞれを受
光し、前記４象限の受光出力のレベル比較にもとづいて
静止衛星の３軸回りの姿勢のずれを検出する構成を有す
る。
【０００８】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例の構成図である。図１は、
地球５上の基準点２箇所に置かれたレーザ光送信部１
ａ，１ｂから、静止衛星４に向けて基準光Ｌを送光する
様子を示す。静止衛星４側には、基準光Ｌを受光し静止
衛星４の３軸回りの姿勢を検出する基準光検出部２と、
観測機器３とが配備されている。
る。図１は本発明の一実施例の構成図である。図１は、
地球５上の基準点２箇所に置かれたレーザ光送信部１
ａ，１ｂから、静止衛星４に向けて基準光Ｌを送光する
様子を示す。静止衛星４側には、基準光Ｌを受光し静止
衛星４の３軸回りの姿勢を検出する基準光検出部２と、
観測機器３とが配備されている。
【０００９】静止衛星４が受信する際の、太陽散乱光・
地球アルベド光に対するＳ／Ｎ比を良くするため、レー
ザ光送信部１ａ，１ｂから送出する基準光Ｌには変調を
かける。なお、基準光Ｌに対する雲の影響を避けるた
め、地上の基準点は雲の殆ど発生しない砂漠地帯に設定
する。
地球アルベド光に対するＳ／Ｎ比を良くするため、レー
ザ光送信部１ａ，１ｂから送出する基準光Ｌには変調を
かける。なお、基準光Ｌに対する雲の影響を避けるた
め、地上の基準点は雲の殆ど発生しない砂漠地帯に設定
する。
【００１０】図２は基準光検出部２と観測機器３の構成
図である。基準光検出部２は、地上からの基準光Ｌを受
けて静止衛星４の３軸回りの姿勢を検出するものであ
り、衛星搭載の観測機器３と一体化され、観測機器３の
光学系を通して基準光Ｌを受光する。
図である。基準光検出部２は、地上からの基準光Ｌを受
けて静止衛星４の３軸回りの姿勢を検出するものであ
り、衛星搭載の観測機器３と一体化され、観測機器３の
光学系を通して基準光Ｌを受光する。
【００１１】基準光検出部２の焦点面には、地上の２基
準点に対応して２組の光検出器２０１ａ，２０１ｂが置
かれ、レンズ系を介して基準光を入力する。
準点に対応して２組の光検出器２０１ａ，２０１ｂが置
かれ、レンズ系を介して基準光を入力する。
【００１２】図３は基準光検出部２の焦点面における２
組の光検出器２０１ａ，ｂの配置図である。光検出器２
０１ａ，ｂは検出素子として１つ当り４個のＡＰＤ（ア
バランシェ・フォト・ダイオード）２１１ａ，ｂ，ｃ，
ｄを組合せ使用する。
組の光検出器２０１ａ，ｂの配置図である。光検出器２
０１ａ，ｂは検出素子として１つ当り４個のＡＰＤ（ア
バランシェ・フォト・ダイオード）２１１ａ，ｂ，ｃ，
ｄを組合せ使用する。
【００１３】４個のＡＰＤ２１１ａ，ｂ，ｃ，ｄのそれ
ぞれは、０．０５×０．０５ｄｅｇの視野を有する。２
組の光検出器２０１ａ，ｂの中心点はそれぞれ、静止衛
星４の姿勢誤差角がゼロのとき地上の２つの基準点が結
像すべき位置に置かれている。地上の基準点位置は正確
にわかっているので、焦点面上でこの位置を決めるのは
容易である。
ぞれは、０．０５×０．０５ｄｅｇの視野を有する。２
組の光検出器２０１ａ，ｂの中心点はそれぞれ、静止衛
星４の姿勢誤差角がゼロのとき地上の２つの基準点が結
像すべき位置に置かれている。地上の基準点位置は正確
にわかっているので、焦点面上でこの位置を決めるのは
容易である。
【００１４】静止衛星の姿勢誤差があると、基準点像が
光検出器２０１ａ，ｂの中心からずれるため、４個のＡ
ＰＤ２１１ａ，ｂ，ｃ，ｄ間に出力差を生じ、これによ
って基準光方向に対する姿勢誤差角を検出することがで
きる。
光検出器２０１ａ，ｂの中心からずれるため、４個のＡ
ＰＤ２１１ａ，ｂ，ｃ，ｄ間に出力差を生じ、これによ
って基準光方向に対する姿勢誤差角を検出することがで
きる。
【００１５】以下本実施例の動作について説明する。
【００１６】地上の基準点に置かれた２つのレーザ光送
信部１ａ，１ｂから、静止軌道上の静止衛星に向けて基
準光Ｌを送る。静止衛星４側では、平面ミラーおよび曲
面ミラーと受光素子とを含む観測機器３の光学系の平面
ミラー中心部の透過窓を通して基準光検出部２が基準光
を受光し、基準光検出部２の焦点面に配置された２組の
光検出器２０１ａ，ｂ上に像を結ぶ。４個のＡＰＤ２１
１ａ，ｂ，ｃ，ｄを組み合せた光検出器２０１ａ，ｂの
中心点は、地上の基準点位置すなわちレーザ光送信部１
ａ，１ｂに正確に対応している。従って、静止衛星に姿
勢誤差があると、基準光の点像は光検出器２０１ａ，ｂ
の中心点からずれることになる。このとき生ずる４個の
ＡＰＤ２１１ａ，ｂ，ｃ，ｄの間の出力差から基準光方
向のずれが検出され、その結果静止衛星４の３軸回りの
姿勢誤差角が検出される。
信部１ａ，１ｂから、静止軌道上の静止衛星に向けて基
準光Ｌを送る。静止衛星４側では、平面ミラーおよび曲
面ミラーと受光素子とを含む観測機器３の光学系の平面
ミラー中心部の透過窓を通して基準光検出部２が基準光
を受光し、基準光検出部２の焦点面に配置された２組の
光検出器２０１ａ，ｂ上に像を結ぶ。４個のＡＰＤ２１
１ａ，ｂ，ｃ，ｄを組み合せた光検出器２０１ａ，ｂの
中心点は、地上の基準点位置すなわちレーザ光送信部１
ａ，１ｂに正確に対応している。従って、静止衛星に姿
勢誤差があると、基準光の点像は光検出器２０１ａ，ｂ
の中心点からずれることになる。このとき生ずる４個の
ＡＰＤ２１１ａ，ｂ，ｃ，ｄの間の出力差から基準光方
向のずれが検出され、その結果静止衛星４の３軸回りの
姿勢誤差角が検出される。
【００１７】すなわち、地上の２つの基準点からの基準
光の東西方向のずれからはピッチ誤差が、南北方向のず
れからはロール誤差が、さらに２つの基準点を結ぶ基線
の回転からはヨー誤差が検出できる。
光の東西方向のずれからはピッチ誤差が、南北方向のず
れからはロール誤差が、さらに２つの基準点を結ぶ基線
の回転からはヨー誤差が検出できる。
【００１８】たとえば、レーザ光送信部１ａ，１ｂの送
信出力を４ｋｗ、静止衛星側受光系口径を２０ｃｍ、焦
点距離３ｍ、光検出器２０１ａ，ｂの点像位置分解能を
１μとすれば、０．１ａｒｃｓｅｃ以下の姿勢検出精度
が得られる。
信出力を４ｋｗ、静止衛星側受光系口径を２０ｃｍ、焦
点距離３ｍ、光検出器２０１ａ，ｂの点像位置分解能を
１μとすれば、０．１ａｒｃｓｅｃ以下の姿勢検出精度
が得られる。
【００１９】従来の太陽センサや恒星センサを姿勢検出
に使用した場合には、軌道上の衛星の位置の決定誤差が
姿勢決定誤差の要因となるが、本実施例では、衛星は基
準光の方向、すなわち地球に固定された座標系を姿勢の
基準とするため、姿勢決定精度は衛星位置の誤差の影響
を受けない。また、恒星センサを用いる場合に生じる恒
星カタログの誤差の問題も無い高精度の姿勢検出が確保
される。
に使用した場合には、軌道上の衛星の位置の決定誤差が
姿勢決定誤差の要因となるが、本実施例では、衛星は基
準光の方向、すなわち地球に固定された座標系を姿勢の
基準とするため、姿勢決定精度は衛星位置の誤差の影響
を受けない。また、恒星センサを用いる場合に生じる恒
星カタログの誤差の問題も無い高精度の姿勢検出が確保
される。
【００２０】なお、上述した高精度の姿勢検出に先立っ
て、粗姿勢捕捉を行う必要があるが、これには通常の静
止衛星に搭載される地球センサ及び太陽センサから成る
姿勢検出系を使用する。
て、粗姿勢捕捉を行う必要があるが、これには通常の静
止衛星に搭載される地球センサ及び太陽センサから成る
姿勢検出系を使用する。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、地上の既
知の２地点から静止衛星に向けて送出した基準光の方向
を静止衛星上で検出することにより、静止衛星の３軸回
りの姿勢検出精度を大幅に向上することができるという
効果がある。
知の２地点から静止衛星に向けて送出した基準光の方向
を静止衛星上で検出することにより、静止衛星の３軸回
りの姿勢検出精度を大幅に向上することができるという
効果がある。
【００２２】また、静止衛星の姿勢決定精度は、衛星の
軌道上位置の誤差の影響を受けない高精度が確保できる
という効果がある。
軌道上位置の誤差の影響を受けない高精度が確保できる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】図１の基準光検出部２と観測機器３の構成図で
ある。
ある。
【図３】図２の光検出器２０１ａ，２０１ｂの配置図で
ある。
ある。
１ａ，１ｂ レーザ光送信部 ２ 基準光検出部 ３ 観測機器 ４ 静止衛星 ５ 地球 ２０１ａ，ｂ 光検出器 ２１１ａ，ｂ，ｃ，ｄ ＡＰＤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01C 21/24 B64G 1/36
Claims (2)
- 【請求項１】 地球上に設定した２つの基準点に配設さ
れ、静止衛星に向けてそれぞれ基準光を送出する２つの
レーザ光送信部と、静止衛星に搭載して前記２つのレー
ザ光送出部の送出する２つの基準光を受け、その受光方
向から静止衛星の３軸回りの姿勢を検出する基準光検出
部とを備えることを特徴とする静止衛星用姿勢検出装
置。 - 【請求項２】 受光面を直交座標の４象限に分割し、原
点を基準位置とする２個の光検出器で前記２つの基準光
のそれぞれを受光し、前記４象限の受光出力のレベル比
較にもとづいて静止衛星の３軸回りの姿勢のずれを検出
することを特徴とする請求項１記載の静止衛星用姿勢検
出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4114346A JP2910405B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 静止衛星用姿勢検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4114346A JP2910405B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 静止衛星用姿勢検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05312586A JPH05312586A (ja) | 1993-11-22 |
| JP2910405B2 true JP2910405B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=14635465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4114346A Expired - Lifetime JP2910405B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 静止衛星用姿勢検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2910405B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4326228B2 (ja) * | 2003-01-28 | 2009-09-02 | 和雄 町田 | 飛行物体の位置認識方法および位置認識システム |
-
1992
- 1992-05-07 JP JP4114346A patent/JP2910405B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05312586A (ja) | 1993-11-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990309 |