JPH07112840B2 - 人工衛星の姿勢およびアンテナ指向制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、人工衛星の姿勢およびアンテナ指向制御装
置に関するものである。

〔従来技術〕

従来、この種の装置として第１図に示すものがあつた。

第１図において、１は軌道上に静止している人工衛星、
２は前記人工衛星１に設置されたリフレクタ付のアンテ
ナ、３は前記アンテナ２の指向軸を動かす追尾装置、４
は地球の輪郭を見て、人工衛星１の姿勢誤差を検出する
姿勢センサ、５は前記人工衛星１の姿勢を修正するガス
ジエツト部、６は地球、７は前記アンテナ２の指向角の
基準信号を発生する地上局である。

次に動作ついて説明する。

人工衛星１の姿勢誤差は前記姿勢センサ４によつて検出
されるので、これを修正するために前記ガスジエツト部
５が使われる。こうして人工衛星１の姿勢は安定化され
るが、その精度は一般に、アンテナ指向に要求されるも
のを満足するほど高くはない。アンテナ追尾機能の場合
には、地上局７からの基準信号を検出し、この指向角誤
差が零になるように追尾装置３を使つて精密に回転す
る。一般に前記基準信号の角度検出は高精度であり、追
尾装置３の制御力はアンテナ２の慣性に比べて充分大き
いので、追尾系の指向角は高精度に制御できる。

従来の姿勢制御装置は以上のように構成されているの
で、姿勢制御と追尾制御のために２種類の検出器を備え
る必要があつた。その意味は人工衛星１の姿勢が地球６
の中心を指向するのに対し、アンテナ２の場合、アンテ
ナ指向角が地上局７を指向しており、地上局７の位置が
人工衛星１と地球６の中心を結ぶ直線上にはないからで
ある。

〔発明の概要〕

この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、追尾装置に人工衛星との相対回
転角度を検出する検出器をとりつけ、前記相対回転角度
がある設定値となるように前記ガスジエツト部を使つて
人工衛星の姿勢を制御することにより、姿勢センサを使
わない姿勢およびアンテナ指向の制御装置を提供するこ
とを目的としている。以下、この発明の実施例を第２図
について説明する。

〔発明の実施例〕

第２図はこの発明の要部であるアンテナの追尾装置３の
構成を示すもので、第１図の追尾装置３の内部の構成に
係るものであり、全体の外観は第１図と異なるところは
ないので、以下の説明では第１図もこの発明として説明
に用いる。

第２図において、3aは前記アンテナ２を固定しＢ軸のま
わりに自由に回転するプラツトフオーム、3bは前記プラ
ツトフオーム3aをＢ軸のまわりに支持し、Ａ軸のまわり
に自由に回転するフレーム、3cはこのフレーム3bをＡ軸
のまわりに支持し、人工衛星１に固定される取付治具、
3d,3eはそれぞれ前記フレーム3b,プラツトフオーム3aを
回転させるモータ、3f,3gは前記プラツトフオーム3a,フ
レーム3bの回転角を検出する検出器である。

次にこの装置の動作について説明する。

第１図に示したように、アンテナ２の指向角誤差は地上
局７からの基準信号に従つて各モータ3d,3eを駆動する
ことによつて高精度に修正されている。そして各モータ
3d,3eのトルクはアンテナ２の慣性に比べて大きいの
で、追尾速度は人工衛星１の姿勢運動に比較して充分速
い。

一方、地上局７と地球６の中心との位置関係は静止軌道
上から見れば不変であるから、もしも人工衛星１の姿勢
が人工衛星１と地球６の中心とを結ぶ軸（以下これをヨ
ー軸という）のまわりの姿勢に誤差がなければ、人工衛
星１の姿勢角はアンテナ２の追尾によつて回転した指向
角にある予め定まつた角度を加えることで計算できる。
もしヨー軸のまわりに姿勢誤差のある場合にはその大き
さに比例して前記指向角から計算された前記姿勢角は誤
差を持つことになるが、通常ヨー角は別系統の制御装置
かあるいは人工衛星１の角運動量を使つて安定化されて
いるので、その誤差は許容されるし、アンテナ２の追尾
精度はこのことで何らその性能を劣化させるものではな
い。

第３図はこの発明の制御手段の一例を示すブロツク図で
ある。10は指向制御系を示し、追尾受信機11と追尾装置
３とで構成されている。20は姿勢制御系で、ガスジエツ
ト部５と人工衛星１の動特性決定部21とからなる。30は
指向角検出器、40は演算部、50は前記地上局７の経緯度
軌道情報部である。

その動作を簡単に説明すると、追尾装置３は地上局７の
基準信号Ｓで駆動されるが、このとき生ずる指向角θ_１
を検出し、この指向角θ_１と地上局７の経緯度軌道情報
部50からの地上局７との位置関係に基づく簡単な演算を
演算部40で行うことによつて、推定姿勢角θ_２を作り、
これによつて人工衛星１の姿勢をガスジエツト部５で制
御し、動特性決定部21から姿勢角θ_３を出し、この姿勢
角θ_３と地上局７からの基準信号Ｓとで追尾受信機11を
制御する。

これによつて人工衛星１の姿勢制御に従来不可欠であつ
た姿勢センサ４を用いることなく、追尾装置３に設けた
角度検出器3f,3gにより制御を行うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明は、地上局からの基準信
号に従ってアンテナを回転させて指向軸を追尾する追尾
装置を備えた人工衛星において、追尾の際、回転したア
ンテナの指向角を検出する指向角検出器と、指向角と地
上局から発信される地上局の経緯度軌道情報に基づいて
人工衛星の推定姿勢角を作る演算部と、推定姿勢角に基
づいた角度信号に従って人工衛星の姿勢を制御するガス
ジェット部と、人工衛星の姿勢角を出力する人工衛星の
動特性決定部とからなる姿勢制御系と、前記姿勢角と基
準信号によって指向角が制御される追尾受信機と前記追
尾装置とからなる指向制御系とを備えたので、指向制御
系の姿勢制御系に比較した場合の応答の敏速性から、姿
勢制御系における追尾も常に完全に行われ、指向制御系
と姿勢制御系の運動が互いに干渉し合う問題も生じな
い。また、一般に指向角の検出器は前記人工衛星の従来
の姿勢センサに比べてはるかに安価で、かつ高信頼性な
ので、前述のような姿勢および指向制御の構成をとるこ
とにより人工衛星の生産コストを引き下げることが可能
になる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の姿勢制御，指向制御の概略を示す構成
図、第２図はこの発明の一実施例のアンテナの追尾装置
の構成図、第３図は第２図の追尾装置を含む全体の構成
を示すブロツク図である。 図中、１は人工衛星、２はアンテナ、３は追尾装置、3a
はプラツトフオーム、3bはフレーム、3cは取付治具、3
d,3eはモータ、3f,3gは検出器、４は姿勢センサ、５は
ガスジエツト部、６は地球、７は地上局である。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地上局からの基準信号に従ってアンテナを
   回転させて指向軸を追尾する追尾装置を備えた人工衛星
   において、 前記追尾の際、回転したアンテナの指向角を検出する指
   向角検出器と、 前記指向角と地上局から発信される地上局の経緯度軌道
   情報に基づいて人工衛星の推定姿勢角を作る演算部と、 前記推定姿勢角に基づいた角度信号に従って人工衛星の
   姿勢を制御するガスジェット部と、人工衛星の姿勢角を
   出力する人工衛星の動特性決定部とからなる姿勢制御系
   と、 前記姿勢角と基準信号によって指向角が制御される追尾
   受信機と前記追尾装置とからなる指向制御系と を備えたことを特徴とする人工衛星の姿勢およびアンテ
   ナ指向制御装置。