JPH02156312A - 静止衛星のための自律軌道コントロール方法およびシステム - Google Patents

静止衛星のための自律軌道コントロール方法およびシステム

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JPH02156312A
JPH02156312A JP1261230A JP26123089A JPH02156312A JP H02156312 A JPH02156312 A JP H02156312A JP 1261230 A JP1261230 A JP 1261230A JP 26123089 A JP26123089 A JP 26123089A JP H02156312 A JPH02156312 A JP H02156312A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、人工衛星のような宇宙船の軌道をコントロ
ールすることに関し、かつより特別には静止軌道におけ
る宇宙船に向けられる(この場合、“位置保持“という
表現は通常、゛静止軌道コントロール”に対する同義語
として使用される)。
軌道内の人工衛星の位置と速度は、例えば以下のような
6個の軌道パラメータから形成された既知の状態ベクト
ル旦から推断され得る。
−通常aで表わされる、軌道の主たる半軸、−その座標
により軌道の平面に定められた離心ベクトル、 e++=e、C05W e、=e、sin  w ′″′″7°”二〇軌道(7) !l 、口率(無次元
パラメーク 1゜)であり、=は近地点の独立変数であ
る。:(−その座標で定められた軌道の傾斜ベクトル。
h=i、CO8Ω i、=i、sinΩ ここでは上は傾角(度)、すなわち赤道に関する軌道の
平面の角度であり、Ωは、上昇交点の直角上昇である(
これは、任意の予め定められたイナーシア基準フレーム
に関する交点ラインの配向を示す)、 一中間経度12m。
人工衛星が、均質でかつ完全に球面の地球のづ力領域に
のみ露呈される場合、状態ベクトル旦の軌道パラメータ
の一定のままであり(a = 42.164k m 、
 e m = e y = 0およびi 、=i 、=
O1葵叉m=パーキングーまたは設定点−経度)、かつ
人工衛星は完全に地球静止軌道上に維持される。
しかしながら、特に地球の非球面形状、地球引力に非均
等性、太陽や月のような天体の引力、および太陽圧力に
よる妨害のために、軌道パラメータがゆっくりと変化す
る。
静止衛星の機能は、(典型的には0.05から0.1度
の幅を有する)経度を緯度により、狭いウィンド内に保
持されることを事実上必要とする。これは、地上の1個
以上のコントロール定位置により、かつ地上のアンテナ
による測定に基づいて一般に計算され、人工衛星に送ら
れる修正(または゛位置保持)操縦を必要とする。
それゆえに、位置保持には今や、地上に永久的有人下部
構造が必要になり(1日24時間、1年365日)、そ
の結果1人工衛星の作動費用が高くなる。この問題は、
コントロールセンターを建設するための適当な場所の入
手可能性、およびそれを完全に保つ必要性に関する起こ
りつる問題によって一層ひどくなる。
この発明の目的は、地上からの継続的援助を不要にし、
かつ地上のコントロールセンタをご(たまにしか必要と
しないですむように、軌道パラメータの人工衛星内の自
主的計算と位置保持操縦を実行し得ることである。
このために1本発明は、以下の点を特徴とする静止軌道
における人工衛星のための位置保持方法を提案する。
人工衛星−太陽方向、人工衛星−地球方向間の角度α、
と、人工衛星−北極星方向、人工衛星−地球方向間の角
度α2とが同時に決定される。
−以下の式により軌道パラメータ内の状態ベクトル旦が
そこから差引かれる。
Z=H,E+C,B ここでは Zは、その構成要素が角度α1およびC2がら差引かれ
る測定ベクトルである。
Hは、III定マトリックスである。
マトリックスであり、そこではx6は実質的に1日に等
しい期間に対応する項であり、Y、は実質的に1年に等
しい期間に対応する項であり、かつY、は北極星の移動
の特性を示す項である。
Bは、測定されたベクトルZと地上で得られた測定値と
の比較により、前もって決定されたバイアスベクトルで
ある。
一位置保持操縦が結果的に決定され、スラスタにより与
^られる。
このように、本発明に従って、宇宙空間における人工衛
星の位置は、人工衛星から見られるように、太陽と北極
性の、地球に対する角度を特徴とする。
角度α、およびC2は、少な(とも1個の地球検出器、
複数個の太陽検出器および人工衛星の南−比軸に沿って
北に向けられた星検出器によりもたらされる測定値から
決定されるのが好ましく。
これらの検出器からの測定値は、全く同じ全面的時間遅
延(検出器真性時間遅延にフィルタ時間遅延を加^たも
の)をこれらの測定値に対して得るように、別個にフィ
ルタリングされる。
本発明はまた、位置保持システムも提案し、位置保持シ
ステムは、 一全面的時間遅延(検出器真性時間遅延にフィルタ時間
遅延を加^たもの)が予め定められた値を有するような
時間遅延を発生するように適合されるフィルタが設けら
れた少なくとも1個の地球検出器と、 一全面的に時間遅延が前記予め定められた値に等しくな
るような時間遅延を発生するように適合されるフィルタ
が設けられた複数個の太陽検出器と、 一全面的時間遅延が前記予め定められた値に等しくなる
ような時間遅延を発生するように適合されたフィルタが
設けられた人工衛星の南−比軸に沿って北に向けられた
少なくとも1個の星検出器と、 −これらのフィルタに接続され、かつ前記検出器からの
フィルタリングされた測定値から、人工面間の角度a、
とを推断するように適合された位置計算ユニットと、 一位置計算ユニットの出力に接続され、かつ以下の式、
すなわち Z=H,E+C,B により、軌道パラメータから生じられる人工衛星の状態
ベクトルEを決定するように適合された軌道パラメータ
計算ユニットと、 一位置計算ユニットの出力と、地上と通じるテレメトリ
ユニットに接続され、その出力が、軌道パラメータ計算
ユニットに接続され、地上からの対応する測定値とベク
トルEを比較してバイアスベクトルBを決定し、かつ記
憶するように適合されたバイアス計算補助ユニットと、 −位置保持スラスタに接続されたコントロールユニット
とを備える。
好ましい特徴によれば、 一姿勢決定ユニットは、地球、太陽および星検出器の出
力と、軌道パラメータ計算ユニットの出力に接続され、 一軌道パラメータ計算ユニットは、KALMANフィル
タであり、 一バイアス計算補助ユニットは、FRIEDLAND・
フィルタである。
本発明の目的、特性および利点は、添付の図面のみを1
% 照し、非制限的例として与えられた以下の説明から
明らかになる。
一第1図は、本発明に従って自律軌道コントロールシス
テムが取付けられた人工衛星の概略図であり、 一第2図は、この自律静止軌道コントロールシステムの
簡単な概略図であり、かつ −第3図は、この種の人工衛星の経路の1年にわたるシ
1ミレージョンを示す。
第1回は、地球の回りの軌道2における人工衛星lを略
図で示す。
人工衛星lは、基準フレームX、Y、Zに従来通り関連
し、そこではX軸は軌道2に接し、軌道が移動される方
向(西から東)に向けられ、かつZ軸は地球に向けられ
る(地心軸)。
人工衛星は、太陽パネル31反射鏡4および任意の適当
な既知の型式の推進スラスタを保持するプラットホーム
を備^る。
同様に既知の方法では、この人工衛星のブラットホーム
は、東に向けられ、かつT1で概略的に示された少なく
とも1個の地球センサと、XおよびZ軸の平面に対して
平行な平面に配分され、かつ人工衛星がその軌道を完了
すると連続して太陽に向かうように適合される複数個の
太陽検出器とを備える。 f!J々の形状が知られてい
る0例として、この場合3個の太陽検出器S、、S、、
S、があり、1個のセンサS、は地球に向かう側に配置
され、かつ他の2個のセンサS1とS、はこれと反対側
のエツジに配置される。
本発明に従って、人工衛星のプラットホームもまた、こ
の場合その北側(Y軸の反対側に設けられ、任意の適当
な既知の型式の星検出器Pが南−比軸に沿って北に向け
られる。これは1例えば5ODERNまたはGAL I
 LEO範囲から選択された検出器である。
既知のように、たと^それらがすべて光学検出器であっ
ても、上記3つの型式の検出器間に一般に重要な違いが
ある。
第1に、太陽検出器S、ないしS3、地球検出器T1お
よび星検出器Pは、入射パワーを減じることにより、こ
の順で分類される。
また、これらの既知の検出器は、異なる放射スペクトル
に感応し、地球検出器は地球からの赤外線放射に感応し
、太陽検出器は光電管から形成され、かつ星検出器は電
荷転送素子(CCD)の行またはアレイに基づく。
最後に、これらの検出器は、異なる時間遅延を導入する
統合フィルタを従来通り備^る。
本発明は、北極星が、人工衛星の北側に据え付けられた
星検出器の視野に常に存在するような大きさの唯一の星
であるので、認識が高性能ソフトウェアを必要としない
という事実を利用する。
地球検出器T + 、太陽検出器S+ないしS、および
星検出器Pは、いかなる時にも、人工衛星に関連する基
準フレームにおける地球、太陽および北極星の角配向を
決定するのを可能にする。
第2図は、自律静止軌道コントロールシステムの構造を
示す。
フィルタおよび周期装置における並列フィルタユニット
1O111および12が、検出器T1、SlないしS、
およびPに関連し、その出力は、その後に軌道パラメー
タ計算ユニット14が続く位置計算ユニット13に接続
され、同様に位置計算ユニット13に接続され、かつ地
上と通じるテレメトリユニット16に接続された較正補
助ユニット15がそれに関連する。軌道パラメータ計算
ユニットの出力は、位置保持スラスタ18をコントロー
ルする計算およびコマンドユニット17に接続される。
姿勢決定ユニット19は、検出器T1、SlないしS、
およびPのフィルタリングされていない出力と、軌道パ
ラメータ計算ユニット14の出力とに接続される。実際
、ユニット20は、ユニット14により計算された軌道
パラメータを記憶するために計算ユニット14に関連す
る実際、計算ユニット13.14.15.17゜18は
人工衛星のオンボードコンピュータ内に集積されてもよ
い。
本発明に従って、宇宙空間の人工衛星の位置は、人工衛
星から見られる太陽と地球の間および北極星と地球の間
のそれぞれの角オフセットα、およびa2を同時に測定
することを特徴とする。
その計算が計算ユニット13により行なわれる、角(I
llおよびa2を計算する方法は、当業者の通常の能力
は範囲内である。
概略では、これらの計算は以下のように要約されてもよ
い、ここではR□、R3およびR,はそれぞれ、地球検
出器、太陽検出器および星検出器に関連する基準フレー
ムを示す、基準フレームRsおよびR1から基準フレー
ムRtに通過するためのマトリックスPsおよびP、を
定める方法は知られている。太陽および星検出器がらの
測定は、人工衛星から太陽または北極星に向けられたユ
ニットベクトルX5またはXpから成る。
これらのベクトルの各々は、基準フレームRtで示され
てもよく、 cos   a+=X*−Xt co、s   az=X、−Xr 実際、測定された角度α1とO2を全く同時に得るため
に、本発明は、適当な予め定められた残余の騒音レベル
を得るだけでなく、一方の検出器とは異なる時間遅延を
他方に加^るように、さらに各検出器(または同種類の
検出器のグループ)に関連する全体的時間遅延、すなわ
ち各検出器に固有の時間遅延と、関連のフィルタ1O1
11または12により誘起される付加的時間遅延との合
計が、測定値すべてに対して同じになるように、第1の
段階中に(10,11および12で)種々の検出器から
の生の測定値を異なるようにフィルタリングすることを
提案する。これは姿勢に及ぼすその影響を失くす測定値
を同期させ、それは非常に速くなり得る変化を受ける。
全体的時間遅延は、例えば10秒に等しくなるように選
択される。
それゆえに、わずかに適度な期間で、典型的には10分
毎に、1対の航行角度を13で処理するのが可能であり
、それはオンボードコンピュータに対するロードの重要
な増を表わしていない。
Zを、航行角度α1およびO2から構成された測定ベク
トルにする。
計算ユニット14は、以下の形式の式から、軌道パラメ
ータを組み合わせる状態ベクトルEを推断するように適
合される。
Z=H,E+C,B ここではHは測定マトリックス、 Bはバイアスベクトル、 Cは、以下の形式のバイアス感度 マトリックスである。
ここではX、は、はぼ1日の期間に対応する項であり、
Y、は、はぼ1年の期間を表わす項であり、かつYPは
、北極星の明白な移動に近い期間を表わす項である6 測定マトリックスHの構成要素の決定は、ベクトルZお
よびEに対して選択された定義の場合、当業者の通常の
能力の範囲内にある。
マトリックスCの構成要素に対しても同様である。
以下の例では、ベクトルZおよびEに対して、上記とは
わずかに異なる定義が選択されている。
Z” (CO5X +−CO8Xlmyn、 X2Xi
 ayn ) T ここでは、下付き”syn ”は、理想的な非妨害静止
軌道内にあると仮定された人工衛星に対するパラメータ
x1またはx2の値に関連し、かつここでは上付きT”
はベクトルまたはマトリックス移項を示す。
E”  (n−、ex、 ey、 l  g、  1 
 y)’ここではrJ = a −a gyn  =Ω
+、+M−1゜e、=e、  cos  (Ω+W) ey=e、  sin  (Ω+、) 1++=1.CO8Ω i、=i、  sinΩ Mは、平均近点距離を示し、 一マトリックスHはその時、旦ユで示される。
)(+:= [o、 Xl、 sin  l−y+、 
CO51、(1−cos  21)、Xl−5in  
21.3’+、−Xl、sin  21+ (1+co
s21)、y++   zl、sin  1.2+、C
O81] および H,=1[0,x、・ sin   1=y 2 ・c
ns  1.(1−cos  21)、)lz−sin
21、 :J z S inXigynX2.sin 
 21+ (1+cos  21)。
y2.−zl、sin  1.Z2.CO51]ここで
はβ=C1(パーキング経度)十〇(恒星時)、 (X+、  y+、Z+)は、単位ベクトルであり(地
球−太陽センタ)、がっ (Xi、y2、z、)は、単位ベクトルである(地球−
北極星センタ)。
マトリックスCのパラメータX3、Y、およびYpは、
前の表示を変^て、これらの座標を太陽に対して(Xx
、Ys、Z、rr)、北極星に対して(X、、Y2、z
p)で示す場合、この単位ベクトルの座標に対応する。
既に説明されたように、Hの形式は、ZおよびEに対し
て選択された正確な形式に依存する。
バイアスベクトルBの目的は、内部エラーと検出器位置
合わせエラーを考慮することである。
たと^、これらのエラーが地上が注意深く較正されたと
しても、環境と発射過程がそれらを変えると思われる。
同様に、これらのバイアスまたはオフセットが観測され
得ないために、飛行中にそれらを個別に較正することが
不可能であることが一般に認識されている。
それにもかかわらず、本発明の文脈において、上記型式
のバイアス感度マトリックスにより、2つの航行角度上
のこれらのバイアスすべての全体的効果を評価するのが
可能であるということが注目されている。
本発明によれば、バイアスを較正するための手順は以下
の通りである1人工衛星の位置とその軌道パラメータは
、地上で規則的に決定され(例えば、人工衛星が軌道内
に配置された後、かつその後は1年に1回)、かつこれ
らの軌道パラメータおよび/または関連の航行角度はそ
の後、テレメトリユニット16により人工衛星にアップ
ローディングされる。パラメータはそれから、バイアス
ベクトルBの新しい値をそれらから推断する補助計算ユ
ニット15により、検出器がらの測定値がら推断される
値Zとともに処理される。バイアスベクトルは、はぼ1
0日間のjH&にいったん評価されると、次の較正まで
ユニット15内に記憶される。ユニット15の計xm能
はそれから、オンボードコンピュータを不必要にローデ
ィングしないように不活性にされてもよい。
計算ユニット14は実際、軌道評価フィルタ。
例λばKALMANフィルタ内にあり、それに対する方
程式は当業者に周知のものである。
計算補助ユニット15は実際にはフィルタ、例えばFR
I EDLAND型式のフィルタであり、その方程式も
また周知である。それらによって、いくつかの測定値か
ら、Bを評価することが可能になる。
一年以上行なわれるシュミュレーションは、軌道パラメ
ータに対する以下の精度(中間標準偏差の3倍)で、こ
のように人工衛星を、経度と緯度における0、05度の
ウィンド(第3図参照)内に維持するのを可能にするこ
とを確かめるのを可能にした。
a:    50m e  w  :   3.5  1 0−’e、:  
 3.5  10−’ ixおよびi、:  0.001度 経度:  0.005度 (フィルタリング前の、かつそれゆ^にわずかに異なる
時間に対応する)検出器からの生の測定値は、ユニット
14により与^られた軌道パラメータから、かつそれゆ
^に自主的に、人工衛星の3つの姿勢角度(偏揺れ、横
揺れ、縦揺れ)を決定するようにユニット18により使
用されてもよい(検出器内に集積されたフィルタの時間
定数は通常、太陽検出器に対してはおよそ数10分の1
秒、地球検出器に対しては0.5秒および星検出器に対
しては0.1ないし0.5秒である)。
それゆえに、第2回のシステムは、軌道と姿勢を決定す
るための全く自主的なシステムを構成する。
上記説明が非制限的例としてのみを与太られ、かつ特に
太陽検出器の配置に関して、本発明の範囲を逸脱するこ
となく、当業者により様々な変更がそれに提案されても
よいことは言うまでもない
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に従って自律軌道コントロールシステ
ムが取付けられた人工衛星の概略図であり、 第2図は、この自律静止軌道コントロールシステムの簡
単な概略図であり、かつ 第3図は、この種の人工衛星の経路の1年にわたるシュ
ミレーションを示す。 トリエル

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、静止軌道における人工衛星のための位置保持方法で
    あって、 −人工衛星−太陽方向と人工衛星−地球方向の間の角度
    α_1と、人工衛星−北極星方向と人工衛星−地球方向
    の間の角度α_2とを同時に決定する段階と、 −以下の式により軌道パラメータにある状態ベクトルE
    をそこから推断する段階とから成り、Z=H.E+C.
    B ここでは、 Zは、その構成要素が角度α_1およびα_2から推断
    される測定ベクトルであり、 Hは、測定マトリックスであり、 Cは、以下の形式のバイアス感度マトリッ クスであり、 ▲数式、化学式、表等があります▼ここではX_Bは、
    実質的に1日 に等しい期間に対応する項であり、Y_Sは、実質的に
    1年に等しい期間に対応する項であり、かつY_Pは、
    北極星の移動の特性を示す項であり、Bは、測定された
    ベクトルZと、地上で得 られた測定値とを比較することにより前もって決定され
    たバイアスベクトルであり、さらに 一位置保持操縦をベクトルEから決定し、かつスラスタ
    によりそれを適用させる段階から成る、位置保持方法。 2、前に角度α_1、とα_2が、少なくとも1個の地
    球検出器、複数個の太陽検出器および人工衛星の南−北
    軸に沿って北に向けられた星検出器により行なわれた測
    定から決定され、これらの検出器からの前記測定値が、
    これらの測定値に対して、全く同じ全体的時間遅延(検
    出器真性時間遅延にフィルタ時間遅延を加えたもの)を
    得るように、別個にフィルタリングされる、請求項1記
    載の方法。 3、位置保持システムであって、 −全体的時間遅延(検出器真性時間遅延にフィルタ時間
    遅延を加えたもの)が、予め定められた値を有するよう
    な時間遅延を生じるように適合されたフィルタが設けら
    れた少なくとも1個の地球検出器と、 −全体的時間遅延が、前記予め定められた値に等しくな
    るような時間遅延を生じるように適合されたフィルタが
    設けられた複数個の太陽検出器と、−全体的時間遅延が
    、前記予め定められた値に等しくなるような時間遅延を
    生じるように適合されたフィルタが設けられた人工衛星
    の南−北軸に沿って北に向けられた少なくとも1個の星
    検出器と−これらのフィルタに接続され、かつ前記検出
    器からのフィルタリングされた測定値から、人工衛星−
    太陽方向と人工衛星−地球方向間の角度α_1と、人工
    衛星−北極星方向と人工衛星−地球方向の間の角度α_
    2とを推断するように適合された位置計算ユニットと、 −位置計算ユニットの出力に接続され、かつ以下の式に
    より軌道パラメータから成る人工衛星の状態ベクトルE
    を決定するように適合された軌道パラメータ計算ユニッ
    トとを備え、 Z=H.E+C.B ここでは、 Zは、その構成要素が角度α_1およびα_2から推断
    される測定ベクトルであり、 Hは、測定マトリックスであり、 Cは、以下の形式のバイアス感度マトリッ クスであり、 ▲数式、化学式、表等があります▼ここではX_B、実
    質的に1日 に等しい期間に対応する項であり、Y_Sは、実質的に
    1年に等しい期間に対応する期間であり、かつY_Pは
    、北極星の移動の特性を示す項であり、Bは、測定され
    たベクトルZと、地上で行 なわれた測定との比較により、前もって、決定されたバ
    イアスベクトルであり、さらに −位置計算ユニットの出力と、地上と通じるテレメトリ
    ユニットに接続され、かつその出力が、軌道パラメータ
    計算ユニットに接続され、地上からの対応する測定値と
    ベクトルEを比較することによりバイアスベクトルBを
    決定し、かつ記憶するように適合されたバイアス計算補
    助ユニットと、−位置保持スラスタに接続されたコント
    ロールユニットとを備える位置保持システム。 4、地球、太陽および星検出器の出力と、軌道パラメー
    タ計算ユニットの出力とに接続された姿勢決定ユニット
    をさらに含む、請求項3に記載のシステム。 5、前記軌道パラメータ計算ユニットが、KALMAN
    フィルタである、請求項3記載のシステム。 6、前記バイアス計算補助ユニットが、FRIEDLA
    NDフィルタである、請求項3記載のシステム。 7、前記軌道パラメータ計算ユニットが、KALMAN
    フィルタである、請求項4記載のシステム。 8、前記バイアス計算補助ユニットが、FRIEDLA
    NDフィルタである、請求項4記載のシステム。 9、前記バイアス計算補助ユニットが、FRIEDLA
    NDフィルタである、請求項5記載のシステム。 10、前記バイアス計算補助ユニットが、FRIEDL
    ANDフィルタである、請求項7記載のシステム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112769466A (zh) * 2020-12-22 2021-05-07 火眼位置数智科技服务有限公司 低轨卫星星座构型保持方法

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19703629A1 (de) * 1997-01-31 1998-08-06 Daimler Benz Aerospace Ag Verfahren zur bordautonomen Bestimmung der Position eines Satelliten
US5107434A (en) * 1990-04-19 1992-04-21 General Electric Company Three-axis spacecraft attitude control using polar star sensor
WO1992003339A1 (en) * 1990-08-22 1992-03-05 Microcosm, Inc. Satellite orbit maintenance system
FR2670886B1 (fr) * 1990-12-21 1994-07-01 Aerospatiale Procede de reacquisition d'attitude par reconnaissance d'etoile pour satellite stabilise 3-axes.
FR2670746B1 (fr) * 1990-12-21 1993-04-16 Aerospatiale Systeme de controle d'attitude pour satellite 3-axes,; notamment pour satellite d'observation.
DE4129630A1 (de) * 1991-09-06 1993-05-06 Deutsche Aerospace Ag, 8000 Muenchen, De Messanordnung und regelungssystem zur lageregelung eines dreiachsenstabilisierten satelliten sowie zugehoerige mess- und regelverfahren
US5562266A (en) * 1992-10-29 1996-10-08 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Rate gyro calibration method and apparatus for a three-axis stabilized satellite
FR2697651B1 (fr) * 1992-10-29 1995-02-03 Aerospatiale Procédé et appareil de calibration des gyromètres d'un satellite stabilisé 3-axes.
US5452869A (en) * 1992-12-18 1995-09-26 Hughes Aircraft Company On-board three-axes attitude determination and control system
RU2033949C1 (ru) * 1993-02-09 1995-04-30 Севастиян Дмитриевич Гнатюк Автономная бортовая система управления космического аппарата "гасад"
US5452077A (en) * 1993-12-09 1995-09-19 Hughes Aircraft Company Transient-free method of determining satellite attitude
DE19518617A1 (de) * 1995-05-24 1996-11-28 Daimler Benz Aerospace Ag Dreiachsenstabilisierter, erdorientierter Satellit und zugehöriges Sonnen- und Erdakquisitonsverfahren unter Benutzung eines Magnetometers
US6098929A (en) * 1998-01-28 2000-08-08 Falbel; Gerald Three axis attitude readout system for geosynchronous spacecraft
US6145790A (en) * 1998-09-22 2000-11-14 Hughes Electronics Corporation Attitude determination system and method
DE60032681T2 (de) * 1999-08-13 2007-10-18 Hughes Electronics Corp., El Segundo Umlaufbahnsteuerung eines Raumfahrzeuges bei Rückmeldung der Lage der Umlaufbahn
US6691033B1 (en) * 2000-07-26 2004-02-10 Hughes Electronics Corporation System and method for calibrating inter-star-tracker misalignments in a stellar inertial attitude determination system
US7454272B1 (en) * 2005-08-25 2008-11-18 Raytheon Company Geostationary stationkeeping method
US8174433B1 (en) 2009-02-26 2012-05-08 Raytheon Company Bias estimation and orbit determination
US9091552B2 (en) * 2011-10-25 2015-07-28 The Boeing Company Combined location and attitude determination system and methods
FR2983981B1 (fr) * 2011-12-09 2014-08-22 Thales Sa Procede et systeme de commande d'un ensemble d'au moins deux satellites, concus pour fournir un service sur une orbite geostationnaire, rendant ledit service sur une orbite non-geostationnaire
US9073648B2 (en) * 2013-02-15 2015-07-07 The Boeing Company Star tracker rate estimation with kalman filter enhancement
CN111238567A (zh) * 2020-01-06 2020-06-05 航天恒星科技有限公司 一种卫星在轨健康监控装置
CN112052560A (zh) * 2020-07-30 2020-12-08 上海航天控制技术研究所 一种系统级星载计算机维护模式闭环仿真设计方法
CN112319850B (zh) * 2020-09-30 2022-05-24 中国卫通集团股份有限公司 一种自动实现同步轨道卫星位置保持的方法及装置
CN112526561B (zh) * 2020-11-27 2024-04-23 中国科学院国家天文台 延长地球静止轨道通信卫星两行星历预报时段方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3417661A1 (de) * 1983-05-13 1984-11-15 Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo System zur regelung der lage eines kuenstlichen satelliten
US4617634A (en) * 1983-06-28 1986-10-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Artificial satellite attitude control system
JPS6171300A (ja) * 1984-09-13 1986-04-12 三菱電機株式会社 人工衛星の姿勢角計算装置
FR2583873B1 (fr) * 1985-06-20 1987-09-11 Matra Procede et dispositif d'injection de satellite sur orbite geostationnaire avec stabilisation suivant les trois axes
GB8616385D0 (en) * 1986-07-04 1986-08-13 Marconi Space Systems Ltd Satellite attitude control
FR2605427A1 (fr) * 1986-10-16 1988-04-22 Centre Nat Etd Spatiales Pointage d'une antenne de sonde spatiale vers la terre
GB8809247D0 (en) * 1988-04-20 1988-05-25 British Aerospace Attitude recovery for spacecraft

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112769466A (zh) * 2020-12-22 2021-05-07 火眼位置数智科技服务有限公司 低轨卫星星座构型保持方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE68911830T2 (de) 1994-04-28
DE68911830D1 (de) 1994-02-10
US5108050A (en) 1992-04-28
CA2000214A1 (en) 1990-04-06
FR2637564A1 (fr) 1990-04-13
FR2637564B1 (fr) 1994-10-14
EP0363243A1 (fr) 1990-04-11
CA2000214C (en) 1993-12-21
ES2047695T3 (es) 1994-03-01
JP2847302B2 (ja) 1999-01-20
EP0363243B1 (fr) 1993-12-29

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