JPH05139393A - 人工衛星姿勢制御装置 - Google Patents
人工衛星姿勢制御装置Info
- Publication number
- JPH05139393A JPH05139393A JP3300780A JP30078091A JPH05139393A JP H05139393 A JPH05139393 A JP H05139393A JP 3300780 A JP3300780 A JP 3300780A JP 30078091 A JP30078091 A JP 30078091A JP H05139393 A JPH05139393 A JP H05139393A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- artificial satellite
- posture
- antenna
- attitude
- reflector
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- Pending
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大電力の送信を衛星搭載アンテナによって行
っている通信衛星や放送衛星などの人工衛星の姿勢を推
進薬あるいは電力を使わずに制御できるようにする。 【構成】 アンテナリフレクタ４を重心に対して対称に
二個取り付け、姿勢センサの出力信号により姿勢制御用
計算機が最適な極性のトルクを発生させる一方のアンテ
ナリフレクタ４を選択し、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑ
ｕｅｎｃｙ）トルクによって姿勢を制御する。
っている通信衛星や放送衛星などの人工衛星の姿勢を推
進薬あるいは電力を使わずに制御できるようにする。 【構成】 アンテナリフレクタ４を重心に対して対称に
二個取り付け、姿勢センサの出力信号により姿勢制御用
計算機が最適な極性のトルクを発生させる一方のアンテ
ナリフレクタ４を選択し、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑ
ｕｅｎｃｙ）トルクによって姿勢を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人工衛星の姿勢制御に
利用する。本発明は、通信、放送用のアンテナを有する
人工衛星の角運動量制御およびニューテーション（外乱
トルクが加わったときの角運動ベクトルの変化、スピン
軸の「みそすり」運動）制御を推薬や電力を消費するこ
となく行うことができる人工衛星姿勢制御装置に関す
る。
利用する。本発明は、通信、放送用のアンテナを有する
人工衛星の角運動量制御およびニューテーション（外乱
トルクが加わったときの角運動ベクトルの変化、スピン
軸の「みそすり」運動）制御を推薬や電力を消費するこ
となく行うことができる人工衛星姿勢制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の人工衛星の姿勢制御
は、、ガスジェットスラスタの噴射によってトルクを発
生させるか、あるいは磁気コイルに電流を流して地球磁
場との相互作用でトルクを発生させることによって行っ
ていた。図３は最もよく使われる触媒スラスタの構成お
よびその原理を示す図、図４は磁気トルクによる制御ト
ルクを説明する図である。
は、、ガスジェットスラスタの噴射によってトルクを発
生させるか、あるいは磁気コイルに電流を流して地球磁
場との相互作用でトルクを発生させることによって行っ
ていた。図３は最もよく使われる触媒スラスタの構成お
よびその原理を示す図、図４は磁気トルクによる制御ト
ルクを説明する図である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の人工衛
星の姿勢制御のうちガスジェットスラスタによるもの
は、姿勢制御にヒドラジンなどの推薬を消費するととも
に、ガスジェットにより衛星表面を汚染させる欠点があ
る。また、磁気コイルによる制御の場合には電力を消費
するとともに、磁気嵐などによる地磁場の乱れの影響を
受ける欠点がある。
星の姿勢制御のうちガスジェットスラスタによるもの
は、姿勢制御にヒドラジンなどの推薬を消費するととも
に、ガスジェットにより衛星表面を汚染させる欠点があ
る。また、磁気コイルによる制御の場合には電力を消費
するとともに、磁気嵐などによる地磁場の乱れの影響を
受ける欠点がある。
【０００４】本発明はこのような問題を解決するもの
で、推進薬や電力を消費することなく姿勢制御を行うこ
とができる装置を提供することを目的とする。
で、推進薬や電力を消費することなく姿勢制御を行うこ
とができる装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、アンテナリフ
レクタ、アンテナフィードホーン、姿勢センサ、および
姿勢制御用計算機を備えた人工衛星制御装置において、
前記アンテナリフレクタを複数備え、このアンテナリフ
レクタそれぞれに給電する送信電磁波の分配量を変更す
る手段を含むことを特徴とする。
レクタ、アンテナフィードホーン、姿勢センサ、および
姿勢制御用計算機を備えた人工衛星制御装置において、
前記アンテナリフレクタを複数備え、このアンテナリフ
レクタそれぞれに給電する送信電磁波の分配量を変更す
る手段を含むことを特徴とする。
【０００６】前記姿勢制御用計算機は、前記姿勢センサ
からの出力に基づいてその時点で必要とされる姿勢制御
に最適な前記分配量を演算する手段を含み、前記アンテ
ナリフレクタは、人工衛星構体の重心についてほぼ対称
位置に配置されることが望ましい。
からの出力に基づいてその時点で必要とされる姿勢制御
に最適な前記分配量を演算する手段を含み、前記アンテ
ナリフレクタは、人工衛星構体の重心についてほぼ対称
位置に配置されることが望ましい。
【０００７】
【作用】人工衛星に備えられた通信、放送用アンテナを
姿勢制御用計算機によって姿勢センサからの出力に基づ
いて切り替え、そのとき必要とする姿勢制御に最も適切
とされる方向のトルクを左右のアンテナリフレクタに高
周波を適宜当てることによって発生させる。
姿勢制御用計算機によって姿勢センサからの出力に基づ
いて切り替え、そのとき必要とする姿勢制御に最も適切
とされる方向のトルクを左右のアンテナリフレクタに高
周波を適宜当てることによって発生させる。
【０００８】これにより、推進薬や電力を消費すること
なく姿勢制御を行うことができる。
なく姿勢制御を行うことができる。
【０００９】これは従来から送信電波のアンバランスが
人工衛星の姿勢を乱す原因の一つであることが知られて
いるが、この原因を逆に利用して姿勢制御を行うもので
ある。
人工衛星の姿勢を乱す原因の一つであることが知られて
いるが、この原因を逆に利用して姿勢制御を行うもので
ある。
【００１０】
【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明実施例の構成を示す図である。
る。図１は本発明実施例の構成を示す図である。
【００１１】本発明実施例は、二つのアンテナリフレク
タ４とアンテナフィードホーン３、および図外の姿勢セ
ンサと姿勢制御用計算機とを備え、このアンテナリフレ
クタ４それぞれに、給電する送信電磁波の分配量を変更
する手段を含み、前記図外の姿勢制御用計算機は、前記
姿勢センサからの出力に基づいてその時点で必要とされ
る姿勢制御に最適な前記分配量を演算する手段を含み、
二つのアンテナリフレクタ４は、人工衛星構体１の重心
についてほぼ対称位置に配置される。
タ４とアンテナフィードホーン３、および図外の姿勢セ
ンサと姿勢制御用計算機とを備え、このアンテナリフレ
クタ４それぞれに、給電する送信電磁波の分配量を変更
する手段を含み、前記図外の姿勢制御用計算機は、前記
姿勢センサからの出力に基づいてその時点で必要とされ
る姿勢制御に最適な前記分配量を演算する手段を含み、
二つのアンテナリフレクタ４は、人工衛星構体１の重心
についてほぼ対称位置に配置される。
【００１２】次に、このように構成された本発明実施例
の動作について説明する。
の動作について説明する。
【００１３】アンテナフィードホーン３から発射された
電磁波は、アンテナリフレクタ４によって反射され目的
地（通常地球上）に送信される。アンテナリフレクタお
よびアンテナフィードホーン３は重心２に対して対称に
二組取り付けられ、通信または放送用のビームが姿勢セ
ンサからの出力信号によってどのアンテナリフレクタ４
を利用するのかが姿勢制御用計算機により判断される。
この判断に基づいてアンテナリフレクタ４が選択され、
下式に示すＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ト
ルクの極性が制御に適するように設定される。
電磁波は、アンテナリフレクタ４によって反射され目的
地（通常地球上）に送信される。アンテナリフレクタお
よびアンテナフィードホーン３は重心２に対して対称に
二組取り付けられ、通信または放送用のビームが姿勢セ
ンサからの出力信号によってどのアンテナリフレクタ４
を利用するのかが姿勢制御用計算機により判断される。
この判断に基づいてアンテナリフレクタ４が選択され、
下式に示すＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ト
ルクの極性が制御に適するように設定される。
【００１４】
【数１】 式中、Ｐは送信ＲＦパワーを示し、ｖF ×ｎF はアンテ
ナフィードホーン３が受ける反動力による発生トルクを
示し、また、ｖR ×ｎR はアンテナリフレクタ４からの
反射波に対応する反動力による発生トルクを示し、ｖR
×ｎF はアンテナリフレクタ４への入射波による反動力
により発生するトルクを示す。さらに、ｎF はアンテナ
フィードホーン３から発射される高周波の方向を示す単
位ベクトルであり、ｎR はアンテナリフレクタ４からの
反射波の進む方向を示す単位ベクトルである。
ナフィードホーン３が受ける反動力による発生トルクを
示し、また、ｖR ×ｎR はアンテナリフレクタ４からの
反射波に対応する反動力による発生トルクを示し、ｖR
×ｎF はアンテナリフレクタ４への入射波による反動力
により発生するトルクを示す。さらに、ｎF はアンテナ
フィードホーン３から発射される高周波の方向を示す単
位ベクトルであり、ｎR はアンテナリフレクタ４からの
反射波の進む方向を示す単位ベクトルである。
【００１５】このような動作は、機械的な位置の変更に
よりアンテナリフレクタ４の位置を移動するのではな
く、アンテナフィードホーン３からアンテナリフレクタ
４で反射される高周波の運動量によって人工衛星構体１
に回転力（トルク）を与えることによって行われる。
よりアンテナリフレクタ４の位置を移動するのではな
く、アンテナフィードホーン３からアンテナリフレクタ
４で反射される高周波の運動量によって人工衛星構体１
に回転力（トルク）を与えることによって行われる。
【００１６】例えば、図２（ａ）および（ｂ）に示すよ
うに左のアンテナリフレクタ４に高周波（電波）を加え
れば、人工衛星構体１は同図の上方からみて反時計まわ
りに回転し、右側のアンテナリフレクタ４に高周波（電
波）を加えれば時計まわりに回転する。
うに左のアンテナリフレクタ４に高周波（電波）を加え
れば、人工衛星構体１は同図の上方からみて反時計まわ
りに回転し、右側のアンテナリフレクタ４に高周波（電
波）を加えれば時計まわりに回転する。
【００１７】人工衛星構体１の姿勢を変更したくなけれ
ば、左側および右側のアンテナリフレクタ４に均等に高
周波（電波）反射させ、必要に応じてアンテナフィード
ホーン３からの高周波（電波）をアンバランスさせるこ
とにより、弱くトルクあるいは強いトルクによって回転
方向を任意に制御することができる。
ば、左側および右側のアンテナリフレクタ４に均等に高
周波（電波）反射させ、必要に応じてアンテナフィード
ホーン３からの高周波（電波）をアンバランスさせるこ
とにより、弱くトルクあるいは強いトルクによって回転
方向を任意に制御することができる。
【００１８】このように、高周波（電波）をアンテナリ
フレクタ４に反射させ、その反動力で制御トルクを発生
させるので、強い高周波（電波）を与えれば反動力は大
きくなり、高周波電力に比例して制御トルクが与えられ
る。
フレクタ４に反射させ、その反動力で制御トルクを発生
させるので、強い高周波（電波）を与えれば反動力は大
きくなり、高周波電力に比例して制御トルクが与えられ
る。
【００１９】前述したようにアンテナリフレクタ４を動
かすのではなく、左右のアンテナリフレクタ４にアンテ
ナフィードホーン３から入射する高周波電力の量を調節
するものであるために電波の伝播特性には何ら影響を与
えることはない。
かすのではなく、左右のアンテナリフレクタ４にアンテ
ナフィードホーン３から入射する高周波電力の量を調節
するものであるために電波の伝播特性には何ら影響を与
えることはない。
【００２０】ここで、電磁波がアンテナリフレクタ４か
ら反射するときに運動量を与えることについて説明す
る。
ら反射するときに運動量を与えることについて説明す
る。
【００２１】電磁波もエネルギーを光速で割った分だけ
の運動量を持ち、電力に比例してアンテナリフレクタ４
に回転力を加えることができることはすでに知られてい
る。これまで衛星の姿勢を乱す外乱原因と考えられてい
たＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）のトルクを
積極的に制御に利用することが本発明の特徴とするとこ
ろである。
の運動量を持ち、電力に比例してアンテナリフレクタ４
に回転力を加えることができることはすでに知られてい
る。これまで衛星の姿勢を乱す外乱原因と考えられてい
たＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）のトルクを
積極的に制御に利用することが本発明の特徴とするとこ
ろである。
【００２２】ＲＦのエネルギーに対して、
【００２３】
【数２】 の運動量を衛星が受けると、図１に示す重心２から離れ
た所に受けた運動量は角運動量として重心２のまわりの
回転を衛星に引き起こし、衛星の慣性モーメントをＩ、
衛星の角速度をωとすると
た所に受けた運動量は角運動量として重心２のまわりの
回転を衛星に引き起こし、衛星の慣性モーメントをＩ、
衛星の角速度をωとすると
【００２４】
【数３】 となり、衛星は時間と共に速度を増しながら回転する。
現実的にオーダーをあたるために数字を入れると、 Ｉ＝３００Ｋｇ・ｍ2 電力＝１００Ｗ＝１００Ｋｇ・ｍ2 ／Ｓ3 トルクアーム長 ３ｍ 光速＝３×１０8 ｍ／Ｓ これらのパラメータを前式に代入すると、ｔ秒間で得ら
れる角速度ωは、
現実的にオーダーをあたるために数字を入れると、 Ｉ＝３００Ｋｇ・ｍ2 電力＝１００Ｗ＝１００Ｋｇ・ｍ2 ／Ｓ3 トルクアーム長 ３ｍ 光速＝３×１０8 ｍ／Ｓ これらのパラメータを前式に代入すると、ｔ秒間で得ら
れる角速度ωは、
【００２５】
【数４】 ｔ秒後までの衛星の回転角は ｛５．７×１０-7）×
ｔ2｝／２なので、１時間では、ｔ＝３６００を入れる
と、３．７ｄｅｇ変化する。
ｔ2｝／２なので、１時間では、ｔ＝３６００を入れる
と、３．７ｄｅｇ変化する。
【００２６】このように小さな回転角であっても衛星の
姿勢制御は自然外乱による姿勢誤差を修正すればよく、
１時間に３．７°で充分有効に作用する。
姿勢制御は自然外乱による姿勢誤差を修正すればよく、
１時間に３．７°で充分有効に作用する。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、人
工衛星の通信、放送用アンテナを姿勢制御用計算機によ
って姿勢センサからの出力に基づいて切り替え、そのと
き必要とする姿勢制御に最も適切な方向のトルクを発生
させることにより、推進薬や電力の消費なしに姿勢制御
を行うことができる効果がある。
工衛星の通信、放送用アンテナを姿勢制御用計算機によ
って姿勢センサからの出力に基づいて切り替え、そのと
き必要とする姿勢制御に最も適切な方向のトルクを発生
させることにより、推進薬や電力の消費なしに姿勢制御
を行うことができる効果がある。
【図１】本発明実施例の構成を示す図。
【図２】（ａ）および（ｂ）は本発明実施例における回
転動作を説明する図。
転動作を説明する図。
【図３】触媒スラスタの構成およびその原理を示す図。
【図４】磁気トルクによる制御トルクを説明する図。
１ 人工衛星構体 ２ 重心 ３ アンテナフィードホーン ４ アンテナリフレクタ
Claims (3)
- 【請求項１】 アンテナリフレクタ、アンテナフィード
ホーン、姿勢センサ、および姿勢制御用計算機を備えた
人工衛星制御装置において、 前記アンテナリフレクタを複数備え、このアンテナリフ
レクタそれぞれに給電する送信電磁波の分配量を変更す
る手段を含むことを特徴とする人工衛星姿勢制御装置。 - 【請求項２】 前記姿勢制御用計算機は、前記姿勢セン
サからの出力に基づいてその時点で必要とされる姿勢制
御に最適な前記分配量を演算する手段を含む請求項１記
載の人工衛星姿勢制御装置。 - 【請求項３】 前記アンテナリフレクタは、人工衛星構
体の重心についてほぼ対称位置にある請求項１記載の人
工衛星姿勢制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300780A JPH05139393A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 人工衛星姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300780A JPH05139393A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 人工衛星姿勢制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05139393A true JPH05139393A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=17889009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3300780A Pending JPH05139393A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 人工衛星姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05139393A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2903077A1 (fr) * | 2006-07-03 | 2008-01-04 | Alcatel Sa | Dispositif d'actionnement d'un engin spatial par reflexion d'une lumiere astrale sur des miroirs auxiliaires orientes differemment |
-
1991
- 1991-11-15 JP JP3300780A patent/JPH05139393A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2903077A1 (fr) * | 2006-07-03 | 2008-01-04 | Alcatel Sa | Dispositif d'actionnement d'un engin spatial par reflexion d'une lumiere astrale sur des miroirs auxiliaires orientes differemment |
| EP1876098A1 (fr) * | 2006-07-03 | 2008-01-09 | Thales | Dispositif d'actionnement d'un engin spatial par réflexion d'une lumière astrale sur des miroirs auxiliaires orientés différement |
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