JPH0955614A - 衛星搭載用アンテナ指向方向制御装置の地上評価試験方法 - Google Patents
衛星搭載用アンテナ指向方向制御装置の地上評価試験方法Info
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- JPH0955614A JPH0955614A JP20811095A JP20811095A JPH0955614A JP H0955614 A JPH0955614 A JP H0955614A JP 20811095 A JP20811095 A JP 20811095A JP 20811095 A JP20811095 A JP 20811095A JP H0955614 A JPH0955614 A JP H0955614A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 衛星搭載用のアンテナ指向方向制御装置の地
上評価において、軌道上の外乱を模擬しながらかつ、Ｒ
Ｆビーコンを発するターゲットを追尾する試験方法を提
供する。 【解決手段】 追尾受信機（７）の出力に、受信機と等
価なフィルター（１１）を通した外乱を足し込むことに
より、試験系用ループ系に物理的な有害な外乱を与える
ことなく、軌道上と全く等価な外乱条件で閉ループ系の
性能確認すなわち追尾試験を行うことができる。
上評価において、軌道上の外乱を模擬しながらかつ、Ｒ
Ｆビーコンを発するターゲットを追尾する試験方法を提
供する。 【解決手段】 追尾受信機（７）の出力に、受信機と等
価なフィルター（１１）を通した外乱を足し込むことに
より、試験系用ループ系に物理的な有害な外乱を与える
ことなく、軌道上と全く等価な外乱条件で閉ループ系の
性能確認すなわち追尾試験を行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星あるいは
宇宙機に搭載され地上局や相手衛星のアンテナを追尾制
御する衛星搭載用アンテナ制御装置の追尾性能を、地上
において、特に軌道上外乱を考慮して評価する衛星搭載
用アンテナ指向方向制御装置の地上評価試験方法に関す
る。
宇宙機に搭載され地上局や相手衛星のアンテナを追尾制
御する衛星搭載用アンテナ制御装置の追尾性能を、地上
において、特に軌道上外乱を考慮して評価する衛星搭載
用アンテナ指向方向制御装置の地上評価試験方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来技術は、日本航空宇宙学会誌第３９
巻第４５１号「衛星搭載用アンテナ駆動制御系の地上試
験方法」（１９９１年８月）（文献１）にあるように、
アンテナ指向方向制御装置（系）を構成するコンポーネ
ントのうち、アンテナ駆動機構（ＡＰＭ）とアンテナ制
御回路（ＡＰＥ）のみで追尾制御試験を実施し、実際に
ＲＦ（電波）を受信するＲＦセンサと制御系の目標角度
をセンシングする追尾受信機は別のＲＦ試験で特性試験
を実施して、その結果を、上記追尾制御試験結果と合わ
せて事後検討したり、ＲＦセンサと追尾受信機は、計算
機上の数学モデル／あるいは等価なデジタル回路だった
りする場合が多かった。こういった従来の試験は、アン
テナ指向方向制御装置の一部分、特にダイナミクスに関
する部分を取り出して、試験評価していることになる。
また、相手が動いたり、アンテナを搭載している衛星が
姿勢変動したりすることにより、相手との相対位置（つ
まり角度）が周期的あるいはランプ応答的な変動を有す
る軌道上での模擬は、上記アンテナ制御回路に、追従入
力値を入れる方法で対応し、実際にＲＦ回線を保持して
行う試験は大がかりになるため、行っていなかった。
巻第４５１号「衛星搭載用アンテナ駆動制御系の地上試
験方法」（１９９１年８月）（文献１）にあるように、
アンテナ指向方向制御装置（系）を構成するコンポーネ
ントのうち、アンテナ駆動機構（ＡＰＭ）とアンテナ制
御回路（ＡＰＥ）のみで追尾制御試験を実施し、実際に
ＲＦ（電波）を受信するＲＦセンサと制御系の目標角度
をセンシングする追尾受信機は別のＲＦ試験で特性試験
を実施して、その結果を、上記追尾制御試験結果と合わ
せて事後検討したり、ＲＦセンサと追尾受信機は、計算
機上の数学モデル／あるいは等価なデジタル回路だった
りする場合が多かった。こういった従来の試験は、アン
テナ指向方向制御装置の一部分、特にダイナミクスに関
する部分を取り出して、試験評価していることになる。
また、相手が動いたり、アンテナを搭載している衛星が
姿勢変動したりすることにより、相手との相対位置（つ
まり角度）が周期的あるいはランプ応答的な変動を有す
る軌道上での模擬は、上記アンテナ制御回路に、追従入
力値を入れる方法で対応し、実際にＲＦ回線を保持して
行う試験は大がかりになるため、行っていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の第１の問題点
は、相手の相対角度を検出するセンサー系（ＲＦセンサ
ーと追尾受信機）と、その信号を元に、アンテナの指向
方向を変えるための制御回路と、制御回路による制御に
よりアンテナを駆動するアンテナ駆動機構とからなるコ
ントローラ／アクチュエータ系を別々の試験により評価
せざるを得なかったことである。つまり、全系を組ん
で、試験することが困難であった。
は、相手の相対角度を検出するセンサー系（ＲＦセンサ
ーと追尾受信機）と、その信号を元に、アンテナの指向
方向を変えるための制御回路と、制御回路による制御に
よりアンテナを駆動するアンテナ駆動機構とからなるコ
ントローラ／アクチュエータ系を別々の試験により評価
せざるを得なかったことである。つまり、全系を組ん
で、試験することが困難であった。
【０００４】その理由は、ＲＦを受信しながら、その誤
差信号をフィードバックして、アンテナ指向方向を変え
る試験系を構築するのは、従来、試験系が複雑かつ大が
かりになるためである。
差信号をフィードバックして、アンテナ指向方向を変え
る試験系を構築するのは、従来、試験系が複雑かつ大が
かりになるためである。
【０００５】従来の第２の問題点は、もし、上記問題点
を解決するために、軌道上外乱をシミュレートするため
に、全系を組んだ上で、規準ビーコン（相手）を受信し
ながら、正弦波状あるいは、その重ねあわせにより、ア
ンテナ全体を駆動させて、規準ビーコンを追尾させる試
験を構築しようとしても、そういった試験設備は大がか
りであり、かつ、アンテナ全体の駆動は、近年、大型・
柔軟化している評価対象のアンテナ構造を励振してしま
うことになり、その結果、指向方向が振動し、制御系の
評価に悪影響を与えるものであった。
を解決するために、軌道上外乱をシミュレートするため
に、全系を組んだ上で、規準ビーコン（相手）を受信し
ながら、正弦波状あるいは、その重ねあわせにより、ア
ンテナ全体を駆動させて、規準ビーコンを追尾させる試
験を構築しようとしても、そういった試験設備は大がか
りであり、かつ、アンテナ全体の駆動は、近年、大型・
柔軟化している評価対象のアンテナ構造を励振してしま
うことになり、その結果、指向方向が振動し、制御系の
評価に悪影響を与えるものであった。
【０００６】したがって本発明の目的は軌道上の外乱・
擾乱を模擬し、かつ、制御試験系の閉ループに影響を与
えない試験が可能である衛星搭載用アンテナ指向方向制
御装置の地上評価試験方法を提供することである。
擾乱を模擬し、かつ、制御試験系の閉ループに影響を与
えない試験が可能である衛星搭載用アンテナ指向方向制
御装置の地上評価試験方法を提供することである。
【０００７】本発明の他の目的は追尾対象となる規準ビ
ーコン、あるいはアンテナ本体を動かすことなく、ター
ゲットの軌道上における動的挙動を疑似的に与え、か
つ、それを追尾する試験が可能である衛星搭載用アンテ
ナ指向方向制御装置の地上評価試験方法を提供すること
である。
ーコン、あるいはアンテナ本体を動かすことなく、ター
ゲットの軌道上における動的挙動を疑似的に与え、か
つ、それを追尾する試験が可能である衛星搭載用アンテ
ナ指向方向制御装置の地上評価試験方法を提供すること
である。
【０００８】更に本発明の目的は上記の試験を、従来で
は困難であった、ターゲットの規準ＲＦビーコンを受信
しながら指向方向制御装置を構成する全てのコンポーネ
ントを含んだ系での動的追尾試験を実施できる衛星搭載
用アンテナ指向方向制御装置の地上評価試験方法を提供
することである。
は困難であった、ターゲットの規準ＲＦビーコンを受信
しながら指向方向制御装置を構成する全てのコンポーネ
ントを含んだ系での動的追尾試験を実施できる衛星搭載
用アンテナ指向方向制御装置の地上評価試験方法を提供
することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば衛星搭載
用のアンテナに関し、指向方向を自動的に制御できるア
ンテナ指向方向制御装置を軌道上における外乱を模擬し
ながら、同時に指向対象の規準ビーコンを追尾できる地
上試験方法が得られる。
用のアンテナに関し、指向方向を自動的に制御できるア
ンテナ指向方向制御装置を軌道上における外乱を模擬し
ながら、同時に指向対象の規準ビーコンを追尾できる地
上試験方法が得られる。
【００１０】すなわち、アンテナ指向方向制御装置を構
成するアンテナ駆動機構、反射鏡、ＲＦセンサ、追尾受
信機、アンテナ制御回路とを全て組み込んだ完成状態
で、追尾受信機の出力に外乱信号を加えて追尾する試験
を行う。
成するアンテナ駆動機構、反射鏡、ＲＦセンサ、追尾受
信機、アンテナ制御回路とを全て組み込んだ完成状態
で、追尾受信機の出力に外乱信号を加えて追尾する試験
を行う。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の方法を実施するア
ンテナ指向方向制御系の試験ブロック図であり、ターゲ
ット１の規準ビーコン１ａとアンテナ指向制御装置全体
２は正対させ、固定のままである。
ンテナ指向方向制御系の試験ブロック図であり、ターゲ
ット１の規準ビーコン１ａとアンテナ指向制御装置全体
２は正対させ、固定のままである。
【００１２】図１をもう少し詳しく説明すると、ターゲ
ット１から発された規準ビーコン１ａは、アンテナ３に
反射し、アンテナ駆動機構（ＡＰＭ）４で駆動される副
反射鏡５で反射し、ＲＦセンサ６に入力される。アンテ
ナ系からは受信だけでなく、送信もしており、ＡＰＭ４
で副反射鏡５を２軸に駆動することにより、自らのアン
テナ指向軸を変えることができる。追尾受信機（ＴＲＫ
ＲＸ）７で受信したターゲットビーコンのヌル角度誤差
（アンテナパターンの和差信号から検出されるターゲッ
トビーコンの誤差角度）は、制御回路（ＡＰＥ）８に入
力され、ＡＰＥ８内の制御アルゴリズムにより、誤差を
キャンセルするように、ＡＰＭ４を駆動する。
ット１から発された規準ビーコン１ａは、アンテナ３に
反射し、アンテナ駆動機構（ＡＰＭ）４で駆動される副
反射鏡５で反射し、ＲＦセンサ６に入力される。アンテ
ナ系からは受信だけでなく、送信もしており、ＡＰＭ４
で副反射鏡５を２軸に駆動することにより、自らのアン
テナ指向軸を変えることができる。追尾受信機（ＴＲＫ
ＲＸ）７で受信したターゲットビーコンのヌル角度誤差
（アンテナパターンの和差信号から検出されるターゲッ
トビーコンの誤差角度）は、制御回路（ＡＰＥ）８に入
力され、ＡＰＥ８内の制御アルゴリズムにより、誤差を
キャンセルするように、ＡＰＭ４を駆動する。
【００１３】本発明においてはこの系で、ターゲットビ
ーコンに外乱を加える。すなわちＴＲＫＲＸ７からＡＰ
Ｅ８への系にアンテナポインティングシステム（ＡＰ
Ｓ）テストベンチ９から外乱を加える。尚、ブロック１
３はテレメート情報とコマンドをモニタするブロックで
あり、本発明の動作とは直接関係しない。
ーコンに外乱を加える。すなわちＴＲＫＲＸ７からＡＰ
Ｅ８への系にアンテナポインティングシステム（ＡＰ
Ｓ）テストベンチ９から外乱を加える。尚、ブロック１
３はテレメート情報とコマンドをモニタするブロックで
あり、本発明の動作とは直接関係しない。
【００１４】ＡＰＳテストベンチ９は、外乱信号を発生
するダイナミック・コントロールシステム（ＤＣＳ）イ
ンターフェイスデータ発生器１０とＴＲＫＲＸデジタル
フィルタ１１との系列と、エラー信号を蓄積するデータ
サーブ回路１２とから構成される。
するダイナミック・コントロールシステム（ＤＣＳ）イ
ンターフェイスデータ発生器１０とＴＲＫＲＸデジタル
フィルタ１１との系列と、エラー信号を蓄積するデータ
サーブ回路１２とから構成される。
【００１５】動作を説明すると、図１において、アンテ
ナ本体、あるいは、ターゲットとなる規準ビーコンは静
止し、地面に固定している。この状態で、外乱を与える
のに、図１のＤ(t) で表わす外乱信号（計算機内で、Ｔ
ＲＫＲＸ（追尾受信機）の伝達関数（デジタルフィル
タ）をパスさせた外乱信号である）を、系に挿入し、あ
たかも、アンテナ本体、あるいは、ターゲットが変動し
ていることと等価な状態をつくり出している。これは、
図２に示す、制御ブロックでわかるように、入力である
Θi (s) ＝０にして、つまり、アンテナあるいはターゲ
ットは固定し、その代わり、ＴＲＫＲＸの後のアナログ
電圧出力に、Ｄ(s) 外乱を、ＴＲＫＲＸのデジタルフィ
ルタをパスさせて加算してやることにより、図３に示す
軌道上における制御ブロックと全く等価な系を構成でき
る。式（１）は、図２と図３の出力／入力の伝達関数が
等しいことを表わしている。
ナ本体、あるいは、ターゲットとなる規準ビーコンは静
止し、地面に固定している。この状態で、外乱を与える
のに、図１のＤ(t) で表わす外乱信号（計算機内で、Ｔ
ＲＫＲＸ（追尾受信機）の伝達関数（デジタルフィル
タ）をパスさせた外乱信号である）を、系に挿入し、あ
たかも、アンテナ本体、あるいは、ターゲットが変動し
ていることと等価な状態をつくり出している。これは、
図２に示す、制御ブロックでわかるように、入力である
Θi (s) ＝０にして、つまり、アンテナあるいはターゲ
ットは固定し、その代わり、ＴＲＫＲＸの後のアナログ
電圧出力に、Ｄ(s) 外乱を、ＴＲＫＲＸのデジタルフィ
ルタをパスさせて加算してやることにより、図３に示す
軌道上における制御ブロックと全く等価な系を構成でき
る。式（１）は、図２と図３の出力／入力の伝達関数が
等しいことを表わしている。
【００１６】図２では、制御系の入力Θi (s) を０にし
ても、それと、伝達関数が等価になるように、Ｄi (s)
を電圧で挿入できる。これは、ＲＦで、外乱を与える必
要がない。すなわち、試験方法としては、非常にやり易
いということである。しかも、ＲＦは、固定されたター
ゲットから、アンテナまで回線を成立させた上、このよ
うな、タイナミックな追尾試験が可能ということであ
る。
ても、それと、伝達関数が等価になるように、Ｄi (s)
を電圧で挿入できる。これは、ＲＦで、外乱を与える必
要がない。すなわち、試験方法としては、非常にやり易
いということである。しかも、ＲＦは、固定されたター
ゲットから、アンテナまで回線を成立させた上、このよ
うな、タイナミックな追尾試験が可能ということであ
る。
【００１７】図２は、図１の試験ブロック図を制御ブロ
ックで表わしたものである。図３は、軌道上における制
御ブロックであり、入力Θi (s) が実際にＲＦの指向変
動として入力される。これは、アンテナを搭載している
衛星本体の姿勢変動、あるいは、ターゲットである相手
衛星あるいは地上局のアンテナの動きにより発生し、ア
ンテナ指向方向制御系は、これの動きに追従し、すなわ
ち、出力Θo (s) がΘi (s) と等しくなり、追尾誤差ε
(s) ＝０となるように、ε(s) の信号をフィードバック
し、制御する。
ックで表わしたものである。図３は、軌道上における制
御ブロックであり、入力Θi (s) が実際にＲＦの指向変
動として入力される。これは、アンテナを搭載している
衛星本体の姿勢変動、あるいは、ターゲットである相手
衛星あるいは地上局のアンテナの動きにより発生し、ア
ンテナ指向方向制御系は、これの動きに追従し、すなわ
ち、出力Θo (s) がΘi (s) と等しくなり、追尾誤差ε
(s) ＝０となるように、ε(s) の信号をフィードバック
し、制御する。
【００１８】
【数１】 式（１）で計算されるように、図２における、伝達関数
ε(s) ／Ｄ(s) と、図３におけるε(s) ／Θi (s) は等
しく、つまり、図２に示される試験方法は、図３の軌道
上制御ブロックの外乱入力→追尾誤差を忠実にシミュレ
ートできることを表わしている。
ε(s) ／Ｄ(s) と、図３におけるε(s) ／Θi (s) は等
しく、つまり、図２に示される試験方法は、図３の軌道
上制御ブロックの外乱入力→追尾誤差を忠実にシミュレ
ートできることを表わしている。
【００１９】また図４は軌道上でのターゲット捕捉追尾
のシミュレーション例を示す図、図５は図１あるいは図
２により試験した捕捉追尾結果の例を示す図で、図４と
図５で等価な結果を得ている。
のシミュレーション例を示す図、図５は図１あるいは図
２により試験した捕捉追尾結果の例を示す図で、図４と
図５で等価な結果を得ている。
【００２０】軌道上の状態をシミュレートするには、タ
ーゲットビーコンの位置をスライドさせるか、あるい
は、正対しているアンテナをポジショナごと駆動させる
かであるが、外乱の種類は正弦波的なもの、ランプ応答
的なもの等、色々あり、これを満足するべくアンテナ本
体と離れているターゲットを駆動するのは、大がかりで
あるし、また、アンテナのポジショナを駆動するのは、
アンテナ本体に有害な振動を与え、閉ループに組み込ま
れているＲＦ回線が振動し、制御系の応答に致命的な影
響を与える。しかし、本発明においては、このような欠
点はない。
ーゲットビーコンの位置をスライドさせるか、あるい
は、正対しているアンテナをポジショナごと駆動させる
かであるが、外乱の種類は正弦波的なもの、ランプ応答
的なもの等、色々あり、これを満足するべくアンテナ本
体と離れているターゲットを駆動するのは、大がかりで
あるし、また、アンテナのポジショナを駆動するのは、
アンテナ本体に有害な振動を与え、閉ループに組み込ま
れているＲＦ回線が振動し、制御系の応答に致命的な影
響を与える。しかし、本発明においては、このような欠
点はない。
【００２１】本発明は、他に、試験対象として衛星搭載
用のＲＦアンテナだけでなく、相手を追尾、トラッキン
グする装置で、自分自身あるいは、ターゲットの動的外
乱を補償しながら追尾するものの試験に広く応用でき
る。例えば、地上のアンテナ、光通信追尾機器等であ
る。
用のＲＦアンテナだけでなく、相手を追尾、トラッキン
グする装置で、自分自身あるいは、ターゲットの動的外
乱を補償しながら追尾するものの試験に広く応用でき
る。例えば、地上のアンテナ、光通信追尾機器等であ
る。
【００２２】
【発明の効果】本発明の第１の効果は、衛星搭載用のア
ンテナ指向方向制御装置のセンサ系、アクチュエータ
系、コントローラ系、全てを系に組み込んだ閉ループ系
の試験を、動的なターゲットの位置変動、アンテナ自身
のゆらぎ等の影響を実際に与えながら試験ができること
であり、これは画期的な方法である。
ンテナ指向方向制御装置のセンサ系、アクチュエータ
系、コントローラ系、全てを系に組み込んだ閉ループ系
の試験を、動的なターゲットの位置変動、アンテナ自身
のゆらぎ等の影響を実際に与えながら試験ができること
であり、これは画期的な方法である。
【００２３】その理由は、物体を動かす、あるいは、Ｒ
Ｆに変動を与えるのでなく、受信機の出力であるアナロ
グ電圧に、受信機の数学モデルをパスした、入力角度変
動の変換電圧を足し込むことで、大がかりな設備あるい
は、有害な閉ループへの影響なしに、軌道上と全く等価
な環境をつくり出し、閉ループの評価試験ができるから
である。
Ｆに変動を与えるのでなく、受信機の出力であるアナロ
グ電圧に、受信機の数学モデルをパスした、入力角度変
動の変換電圧を足し込むことで、大がかりな設備あるい
は、有害な閉ループへの影響なしに、軌道上と全く等価
な環境をつくり出し、閉ループの評価試験ができるから
である。
【図１】本発明を適用したアンテナ指向方向制御系の試
験ブロック図。
験ブロック図。
【図２】図１を制御ブロックで表わした図。
【図３】軌道上における外乱入力Θi (s) と制御ブロッ
ク図。
ク図。
【図４】軌道上でのターゲット捕捉追尾のシミュレーシ
ョン例を示す図。
ョン例を示す図。
【図５】図１及び図２により試験した捕捉追尾結果の例
を示す図。
を示す図。
１ ターゲット ２ アンテナ指向制御装置全体 ３ アンテナ ４ アンテナ駆動機構 ５ 副反射鏡 ６ ＲＦセンサー ７ 追尾受信機 ８ 制御回路 ９ アンテナポインティングシステム（ＡＰＳ）テス
トベンチ
トベンチ
Claims (2)
- 【請求項１】 衛星搭載用のアンテナに関し、指向方向
を自動的に制御できるアンテナ指向方向制御装置を、軌
道上における外乱を模擬しながら、同時に指向対象の規
準ビーコンを追尾できる衛星搭載用アンテナ指向方向制
御装置の地上評価試験方法。 - 【請求項２】 前記アンテナ指向方向制御装置がアンテ
ナ、アンテナ駆動機構、追尾受信機及びアンテナ制御回
路を含み、追尾受信機の出力に外乱信号を加えて追尾試
験を行う請求項１記載の地上評価試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20811095A JP2694822B2 (ja) | 1995-08-15 | 1995-08-15 | 衛星搭載用アンテナ指向方向制御装置の地上評価試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20811095A JP2694822B2 (ja) | 1995-08-15 | 1995-08-15 | 衛星搭載用アンテナ指向方向制御装置の地上評価試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0955614A true JPH0955614A (ja) | 1997-02-25 |
| JP2694822B2 JP2694822B2 (ja) | 1997-12-24 |
Family
ID=16550809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20811095A Expired - Fee Related JP2694822B2 (ja) | 1995-08-15 | 1995-08-15 | 衛星搭載用アンテナ指向方向制御装置の地上評価試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2694822B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110929388A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-03-27 | 中国科学院微小卫星创新研究院 | 一种基于精跟踪相机的飞行器振动干扰分析方法 |
| CN114153221A (zh) * | 2022-02-09 | 2022-03-08 | 伸瑞科技（北京）有限公司 | 卫星高精度跟踪指向控制地面仿真系统及方法 |
-
1995
- 1995-08-15 JP JP20811095A patent/JP2694822B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110929388A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-03-27 | 中国科学院微小卫星创新研究院 | 一种基于精跟踪相机的飞行器振动干扰分析方法 |
| CN114153221A (zh) * | 2022-02-09 | 2022-03-08 | 伸瑞科技（北京）有限公司 | 卫星高精度跟踪指向控制地面仿真系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2694822B2 (ja) | 1997-12-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| R250 | Receipt of annual fees |
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