JPH10281780A - Moon and planet travel vehicle position measuring system - Google Patents

Moon and planet travel vehicle position measuring system

Info

Publication number
JPH10281780A
JPH10281780A JP9088157A JP8815797A JPH10281780A JP H10281780 A JPH10281780 A JP H10281780A JP 9088157 A JP9088157 A JP 9088157A JP 8815797 A JP8815797 A JP 8815797A JP H10281780 A JPH10281780 A JP H10281780A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lunar
planetary
moon
vehicle
traveling vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9088157A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichiro Nishida
信一郎 西田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP9088157A priority Critical patent/JPH10281780A/en
Publication of JPH10281780A publication Critical patent/JPH10281780A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Navigation (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To calculate a position by specifying an orbital trajectory element based on the position information of an orbital space flight, calculating the distance between the orbital space flight and a moon/planet travel vehicle, and transmitting the orbital trajectory element to the moon/planet travel vehicle via the orbital space flight. SOLUTION: When a lunar surface travel vehicle drives on a lunar surface, it calculates a distance by a distance detection part 29 based on position information from an orbital satellite for each travel position and outputs it to a lunar surface position calculation part 28. The calculation part 28 calculates the lunar surface position of the lunar surface travel vehicle for the orbital satellite based on the distance information, an orbital trajectory element, and a previous position and outputs it to a current position detection part 27. At the same time, a wheel rotation angle detection part 20 detects the rotary angle of a wheel and outputs it to a slide correction part 23, calculates a travel distance increment ΔS based on the rotary angle information, and outputs it to a path calculation part 24. The calculation part 24 calculates a three-dimensional path history S based on ΔS, pitch roll posture angle information, and yaw posture angle information and calculates a position on a lunar surface by the calculation part 27 based on S and a lunar surface position for the orbital trajectory of a vehicle.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば月や惑星
上を自由に走行して月・惑星探査や開拓を実行するのに
供する月・惑星走行車両に係り、特に、その走行位置を
検出するのに用いる月・惑星走行車両位置計測システム
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lunar / planetary traveling vehicle which is used, for example, for freely traveling on a lunar or a planet to perform lunar / planetary exploration or exploration, and in particular, to detect its traveling position. The present invention relates to a system for measuring the position of a lunar / planetary vehicle used in the field

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、宇宙開発の分野においては、
月探査機を打ち上げて、この月探査機を月に送り込み、
この月探査機に搭載した月面走行車両を月面に降ろし
て、この月面走行車両で月面を走行して月の土等を採取
したりして、月の研究が進められている。このような月
面走行車両は、遠隔的に走行操作され、その月面上の走
行位置を、追尾受信機情報に基づいて追尾されるアンテ
ナジンバルの方位情報と、監視カメラで取得する地形情
報と、予め用意した月の地形図に基づいて解析すること
により、推定する方法が採られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of space development,
Launch a lunar explorer and send it to the moon,
Research on the moon is being carried out by lowering the lunar traveling vehicle mounted on this lunar explorer onto the lunar surface, and traveling on the lunar surface with the lunar traveling vehicle to collect lunar soil and the like. Such a lunar traveling vehicle is remotely operated, and the traveling position on the lunar surface is determined based on the azimuth information of the antenna gimbal tracked based on the tracking receiver information and the terrain information acquired by the surveillance camera. A method of estimating by analyzing based on a prepared topographical map of the moon is adopted.

【0003】ところが、上記月面走行車両の位置推定方
法では、月面走行車両が月の裏側に走行移動したりする
と、その方位情報の取得が困難となるために、正確な解
析が困難となるという問題を有する。
However, in the above method of estimating the position of a lunar traveling vehicle, when the lunar traveling vehicle travels behind the moon, it is difficult to obtain the azimuth information thereof, so that accurate analysis is difficult. There is a problem that.

【0004】また、これによると、予め月の正確な地形
図を用意しなければ、高精度な走行位置を推定すること
が困難であるうえ、地形図から正確な特徴を推定するこ
とが困難であり、信頼性が劣るという問題を有する。係
る問題は、特に、今後の宇宙開発の分野において、進め
られている月を含む各種の月・惑星探査を行う場合の重
大な課題となっている。
According to this, it is difficult to estimate a traveling position with high accuracy unless an accurate topographic map of the moon is prepared in advance, and it is difficult to estimate an accurate feature from the topographic map. And there is a problem that reliability is poor. Such a problem has become a serious issue particularly when conducting various lunar / planetary explorations including the ongoing moon in the field of space development in the future.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の月面走行車両の位置推定方法では、使用態様に制約
があるうえ、信頼性が劣るという問題を有するという問
題がある。この発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、構成簡易にして、月・惑星走行車両の走行位置の正
確にして高精度な計測を実現し得るようにした月・惑星
走行車両位置計測システムを提供することを目的とす
る。
As described above, the conventional method of estimating the position of a vehicle traveling on a lunar surface has a problem that there is a problem that the use mode is restricted and the reliability is poor. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a simple configuration and is capable of accurately measuring the traveling position of a lunar / planetary traveling vehicle to realize high-precision measurement. The purpose is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明は、月・惑星の
周回軌道を航行して、位置情報及び周回軌道要素を送出
する周回宇宙航行体と、前記月・惑星上に位置が特定さ
れて配備され、前記周回宇宙航行体からの位置情報を受
信して、その時間履歴に基づいて該周回宇宙航行体の軌
道を特定して、前記周回宇宙航行体に周回軌道要素とし
て送信する月・惑星基地局と、前記月・惑星上を走行
し、前記周回宇宙航行体からの位置情報及び周回軌道要
素を受信する月・惑星走行車両と、この月・惑星走行車
両の車輪の回転角を検出して滑り補正を実行し、月・惑
星走行車両の走行距離増分を算出する走行距離算出手段
と、前記月・惑星走行車両の月・惑星面と略平行な直交
する第1及び第2の軸回り姿勢角を検出する傾斜角検出
手段と、前記月・惑星走行車両に対する太陽の方向角を
検出する太陽センサと、月・惑星軌道要素と時刻データ
と前記月・惑星走行車両の前回位置に基づいて太陽方向
の方位角を算出し、前記太陽センサで検出した太陽の方
向に基づいて前記第1及び第2の軸と略直交する第3の
軸回り姿勢角を算出する姿勢角算出手段と、前記走行距
離算出手段で算出した走行距離増分と前記傾斜角検出手
段で検出した第1及び第2の軸回り姿勢角と前記姿勢角
算出手段で算出した第3の軸回り姿勢角とに基づいて前
記月・惑星走行車両の3次元経路履歴を算出する経路履
歴算出手段と、前記月・惑星走行車両と前記周回宇宙航
行体との相互間の距離を算出し、前記周回宇宙航行体か
らの周回軌道要素及び月・惑星走行車両の前回位置とに
基づいて前記月・惑星走行車両の前記周回宇宙航行体の
周回軌道に対する月・惑星面上での位置を検出する位置
検出手段と、前記経路履歴算出手段で算出した3次元経
路履歴を前記位置検出手段で検出した月・惑星位置に基
づいて校正して現在位置を算出する現在位置算出手段と
を備えて月・惑星走行車両位置計測システムを構成した
ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an orbiting spacecraft for navigating the orbit of the moon / planet and transmitting position information and orbital elements, and a position specified on the moon / planet. A moon / planet that is deployed and receives position information from the orbiting spacecraft, identifies the orbit of the orbiting spacecraft based on its time history, and transmits the orbital elements to the orbiting spacecraft as orbital elements. A base station, a moon / planetary vehicle that travels on the moon / planet, receives position information and orbital elements from the orbiting spacecraft, and detects the rotation angle of the wheels of the moon / planetary vehicle. Distance calculating means for executing slip correction and calculating the distance increment of the lunar / planetary traveling vehicle, and first and second orthogonal axes substantially parallel to the lunar / planetary plane of the lunar / planetary traveling vehicle. Tilt angle detecting means for detecting an attitude angle; A sun sensor that detects the directional angle of the sun with respect to the traveling vehicle, a moon / planetary orbital element, time data, and an azimuth angle in the sun direction calculated based on the previous position of the moon / planetary traveling vehicle are detected by the sun sensor. Attitude angle calculation means for calculating a third axis attitude angle substantially orthogonal to the first and second axes based on the direction of the sun, a travel distance increment calculated by the travel distance calculation means, and the tilt angle detection History that calculates a three-dimensional route history of the lunar / planetary traveling vehicle based on the first and second around-axis attitude angles detected by the means and the third around-axis attitude angle calculated by the attitude angle calculating means. Calculating means for calculating the distance between the lunar / planetary traveling vehicle and the orbiting spacecraft, the orbital element from the orbiting spacecraft and the previous position of the lunar / planetary traveling vehicle, Moon and planetary vehicles Position detecting means for detecting a position on the moon / planet surface with respect to the orbit of the orbiting spacecraft, and a three-dimensional path history calculated by the path history calculating means based on the moon / planet position detected by the position detecting means And a current position calculating means for calculating the current position by calibration.

【0007】上記構成によれば、月・惑星基地局の位置
を基準位置情報として、周回宇宙航行体の位置情報に基
づいて周回軌道要素を特定して、周回宇宙航行体と月・
惑星走行車両との相互間の距離を算出し、周回軌道要素
を周回宇宙航行体を介して月・惑星走行車両に送信する
ことにより、該周回軌道要素と距離情報及び月・惑星走
行車両の前回位置に基づいて月・惑星走行車両の周回軌
道に対する月・惑星面上での位置を算出する。
[0007] According to the above configuration, the orbital element is specified based on the position information of the orbiting spacecraft using the position of the orbiting spacecraft as the reference position information, and the orbiting spacecraft and the lunar / spacecraft are identified.
By calculating the distance between the vehicle and the planetary vehicle, and transmitting the orbital element to the moon / planetary vehicle via the orbiting spacecraft, the orbital element and the distance information and the previous The position on the moon / planetary plane with respect to the orbit of the lunar / planetary traveling vehicle is calculated based on the position.

【0008】また、傾斜角検出手段で月・惑星走行車両
の第1及び第2の軸回り姿勢角を検出し、太陽センサで
検出した太陽の方向角と月・惑星軌道要素及び時刻デー
タとに基づいて第3の軸回り姿勢角を検出し、この第1
乃至第3の軸回り姿勢角と走行距離増分に基づいて月・
惑星走行車両の3次元経路履歴を求める。そして、月・
惑星走行車両の現在位置は、月・惑星装甲車両の3次元
経路履歴と周回宇宙航行体に対する月・惑星位置に基づ
いて算出される。
Further, the inclination angle detecting means detects first and second attitude angles around the moon / planetary traveling vehicle, and converts the directional angle of the sun detected by the sun sensor into the moon / planetary orbital element and time data. A third attitude angle around the axis is detected based on the first
To the third angle around the axis and the travel distance increment
Find the three-dimensional path history of a planetary vehicle. And the month
The current position of the planetary vehicle is calculated based on the three-dimensional path history of the lunar / planetary armored vehicle and the lunar / planet position of the orbiting spacecraft.

【0009】従って、月・惑星走行車両の司る走行位置
は、単なる推定でなく、3次元経路履歴に基づいて計測
し、周回宇宙航行体の1周回毎に校正されることによ
り、周回宇宙航行体の1周回に生じる誤差分だけの現在
位置を検出することが可能となり、月・惑星全域に亘っ
て高精度に計測が実現される。
Therefore, the traveling position controlled by the lunar / planetary traveling vehicle is not merely estimated, but is measured based on a three-dimensional path history, and is calibrated for each orbit of the orbiting spacecraft, thereby providing a orbiting spacecraft. It is possible to detect the current position by the amount of the error that occurs during one orbit of, and highly accurate measurement can be achieved over the entire moon and planets.

【0010】また、この発明は、月・惑星走行車両と周
回宇宙航行体との距離を周回宇宙航行体の1周回におい
て、該周回宇宙航行体が可視される少なくとも3回以上
距離を算出し、最新の距離情報に基づいて前記月・惑星
走行車両の月・惑星位置を算出するように構成した。上
記構成によれば、発生する誤差が周回宇宙航行体の1周
回における誤差分だけであることにより、信頼性の高い
高精度な位置計測が可能となる。
Further, the present invention calculates the distance between the lunar / planetary traveling vehicle and the orbiting spacecraft in at least three times in which the orbiting spacecraft can be seen in one orbit of the orbiting spacecraft. The position of the moon / planet of the vehicle traveling on the moon / planet is calculated based on the latest distance information. According to the above configuration, since the generated error is only the error in one orbit of the orbiting spacecraft, highly reliable and accurate position measurement can be performed.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。図1は、この発
明の一実施の形態に係る月・惑星走行車両位置計測シス
テムの構成を示すもので、月着陸機10は、宇宙空間を
航行して月・惑星、例えば月面上に着陸する。この月着
陸機10には、月面を自由に走行する月面走行車両11
が搭載され、月面に着陸した後、月面走行車両11を月
面に走行可能に降ろして、例えば月着陸機10内より月
面走行車両11遠隔的に走行操作可能に構成される。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a lunar / planetary traveling vehicle position measuring system according to an embodiment of the present invention. A lunar lander 10 travels in outer space to land on a lunar / planet, for example, a lunar surface. I do. The lunar landing vehicle 10 includes a lunar traveling vehicle 11 that freely travels on the lunar surface.
After landing on the lunar surface, the lunar traveling vehicle 11 is lowered so that it can travel on the lunar surface, and the lunar traveling vehicle 11 can be remotely operated from the lunar landing machine 10, for example.

【0012】また、月周回軌道には、位置計測用周回衛
星12が配備される。この周回衛星12は、位置情報、
例えば周知の距離データ及び時刻データを含むGPS信
号を上記月着陸機10及び月面走行車両11に送信す
る。
A orbiting satellite for position measurement 12 is provided in the lunar orbit. This orbiting satellite 12 has location information,
For example, a GPS signal including known distance data and time data is transmitted to the lunar lander 10 and the lunar traveling vehicle 11.

【0013】上記月着陸機10には、図示しない送受信
機が搭載され、該送受信機で周回衛星12からの位置情
報を受信し、先ず予め用意した月地形図に基づいて着陸
した基準位置を特定し、この基準位置を基準として、周
回衛星12からの位置情報の時間履歴により該周回衛星
12の周回軌道要素を検出して周回衛星12に出力す
る。
The lunar lander 10 has a transceiver (not shown) mounted thereon, which receives position information from the orbiting satellite 12 and first specifies a reference position at which it has landed based on a previously prepared lunar topographic map. The orbital element of the orbiting satellite 12 is detected based on the time history of the position information from the orbiting satellite 12 with reference to the reference position, and is output to the orbiting satellite 12.

【0014】また、上記月面走行車両10には、図2に
示すように車輪回転角検出センサ20、太陽センサ21
及び傾斜計22が搭載される。このうち車輪回転角検出
センサ10には、滑り補正部23が接続される。
The lunar traveling vehicle 10 has a wheel rotation angle detection sensor 20 and a sun sensor 21 as shown in FIG.
And an inclinometer 22. The slip correction unit 23 is connected to the wheel rotation angle detection sensor 10.

【0015】滑り補正部23は、月面がリゴリス(砂)
に覆われていることで、月面走行車両11の月面走行に
より、その車輪と月面との間に滑りに基づく走行距離増
分ΔS(rad)を算出する。この滑り補正部23に
は、経路算出部24が接続され、車輪回転角検出センサ
20で検出される月面走行車両11の車輪の回転角が入
力されると、車輪の半径をr、車輪の回転角度増分をΔ
Θ(rad)、車輪と月面との滑り率をαとして、車輪
の走行に伴う月面との間で発生する滑りによる走行距離
増加分をΔSを ΔS=α×ΔΘ×2πr の式に基づいて算出し、経路算出部24に出力する。但
し、月面走行車両11の走行に伴う車輪の滑りがない場
合には、ΔS=ΔΘ×2πの式に基づいて算出される。
The slip correcting section 23 has a lunar surface (sand)
As the lunar traveling vehicle 11 travels on the lunar surface, the travel distance increment ΔS (rad) based on the slip between the wheels and the lunar surface is calculated. A route calculation unit 24 is connected to the slip correction unit 23. When the rotation angle of the wheel of the lunar traveling vehicle 11 detected by the wheel rotation angle detection sensor 20 is input, the radius of the wheel is set to r, Δ rotation angle increment
Θ (rad), assuming that the slip ratio between the wheel and the lunar surface is α, the increase in travel distance due to the slip generated between the wheel and the lunar surface due to the running of the wheel is ΔS, based on the following equation: ΔS = α × ΔΘ × 2πr And outputs it to the route calculation unit 24. However, if there is no slippage of the wheels due to the traveling of the lunar traveling vehicle 11, it is calculated based on the formula of ΔS = ΔΘ × 2π.

【0016】また、上記傾斜計22は、月面走行車両1
1の直交する二軸回りのピッチ及びロール姿勢角を検出
して上記経路算出部24に出力する。さらに、上記太陽
センサ21には、加算器25の一方の入力端が接続さ
れ、月面走行車両11に対する太陽の方向角を検出して
加算器25に出力する。この加算器25の他方の入力端
には、太陽方向算出部26の出力端が接続される。
The inclinometer 22 is connected to the lunar traveling vehicle 1.
A pitch and a roll attitude angle around two orthogonal axes 1 are detected and output to the path calculation unit 24. Further, one input terminal of an adder 25 is connected to the sun sensor 21, and detects the direction angle of the sun with respect to the lunar traveling vehicle 11 and outputs the angle to the adder 25. The other input terminal of the adder 25 is connected to the output terminal of the sun direction calculator 26.

【0017】この太陽方向算出部26には、その入力端
に月軌道要素及び時刻データが入力され、該月軌道要
素、時刻データ及び月面走行車両の前回位置(後述する
現在位置算出部で算出した前回の現在位置)に基づいて
太陽方向の方位角を算出して加算器25に出力する。加
算器25は、太陽方向方位角から太陽センサ21からの
太陽の方向角を減算して月面走行車両11の上記第1及
び第2の軸と略直交する第3の軸回りのヨー姿勢角を算
出し、上記経路算出部24に出力する。
The sun direction calculating unit 26 receives a lunar orbital element and time data at its input end, and receives the lunar orbital element, the time data, and the previous position of the lunar traveling vehicle (calculated by a current position calculating unit to be described later). The current azimuth angle in the sun direction is calculated based on the previous current position and output to the adder 25. The adder 25 subtracts the direction angle of the sun from the sun sensor 21 from the azimuth angle in the sun direction, and calculates the yaw attitude angle of the lunar traveling vehicle 11 about a third axis substantially orthogonal to the first and second axes. Is calculated and output to the route calculation unit 24.

【0018】なお、上記月軌道要素は、例えば地上局等
を介して最新の情報が上記太陽方向算出部に入力され
る。そして、時刻データとしては、例えば月面走行車両
11に搭載した図示しない時計手段を介して入力され
る。これら月軌道要素及び時刻データとしては、地上局
に限ることなく、他の宇宙航行体から送信されるように
構成してもよい。
The lunar orbital element is inputted with the latest information via the ground station or the like to the sun direction calculator. Then, the time data is input, for example, via clock means (not shown) mounted on the lunar traveling vehicle 11. These lunar orbital elements and time data may be configured to be transmitted from other spacecraft without being limited to ground stations.

【0019】また、上記経路算出部24には、現在位置
算出部27が接続され、時々刻々の月面走行車両11の
進行方向ベクトル(ピッチ、ヨー)に走行距離増分ΔS
をかけて算出した値を積分して、上記前回位置に基づい
て月面走行車両11の3次元経路履歴Sを算出し(図3
参照)、この3次元経路履歴Sを現在位置算出部27の
一方の入力端に出力する。
A current position calculator 27 is connected to the route calculator 24, and the travel distance increment ΔS is added to the traveling direction vector (pitch, yaw) of the lunar traveling vehicle 11 every moment.
The three-dimensional route history S of the lunar traveling vehicle 11 is calculated based on the previous position (FIG. 3).
), And outputs the three-dimensional route history S to one input terminal of the current position calculation unit 27.

【0020】現在位置算出部27には、月面位置算出部
28の出力端が接続され、一定の周期で月面走行車両1
1の周回軌道に対する月面位置情報が入力される。これ
により、現在位置算出部28は、3次元経路履歴Sと月
面走行車両11の周回軌道に対する月面位置情報とに基
づいて月面走行車両11の月面における現在位置を算出
する。
The current position calculating section 27 is connected to the output terminal of the lunar position calculating section 28, and the lunar traveling vehicle 1 has a constant period.
Lunar surface position information for one orbit is input. Thereby, the current position calculation unit 28 calculates the current position of the lunar traveling vehicle 11 on the moon based on the three-dimensional route history S and the lunar position information on the orbit of the lunar traveling vehicle 11.

【0021】上記月面位置算出部28には、距離検出部
29の出力端が接続される。距離検出部29は、周回衛
星12から位置情報を受信して周回衛星12と月面走行
車両11との距離を算出して月面位置算出部28に出力
する。月面位置算出部28には、周回衛星12からの周
回軌道要素が入力され、該周回軌道要素と周回衛星12
との間の距離情報、及び前回位置に基づいて月面走行車
両11の周回軌道に対する月面位置を算出して、現在位
置算出部27に出力する。
The output terminal of the distance detector 29 is connected to the lunar position calculator 28. The distance detecting unit 29 receives the position information from the orbiting satellite 12, calculates the distance between the orbiting satellite 12 and the lunar traveling vehicle 11, and outputs the distance to the lunar position calculating unit 28. The lunar orbital element from the orbiting satellite 12 is input to the lunar surface position calculation unit 28, and the orbital element and the orbiting satellite 12
The lunar position with respect to the orbit of the lunar traveling vehicle 11 is calculated based on the distance information between and the previous position, and is output to the current position calculator 27.

【0022】上記距離検出部29は、周回衛星12の1
周回毎において、月面走行車両11で可視可能な範囲で
3回以上、距離を検出して月面位置検出部28に出力す
る。この月面位置検出部28は、距離情報が入力される
度毎に、入力された最新の距離情報に基づいて月面走行
車両11の周回軌道に対する月面位置を算出し、最新の
月面位置データを現在位置算出部27に出力する。
The above-mentioned distance detecting section 29 is connected to one of the orbiting satellites 12.
In each orbit, the distance is detected at least three times within a visible range of the lunar traveling vehicle 11 and output to the lunar position detecting unit 28. The lunar position detecting unit 28 calculates the lunar position with respect to the orbit of the lunar traveling vehicle 11 based on the latest distance information inputted each time the distance information is input, and obtains the latest lunar position. The data is output to the current position calculator 27.

【0023】なお、上記周回衛星12の周回軌道要素
は、上記月着陸機10と周回衛星12との間の距離情報
に基づいて最新のデータに補正/更新される。上記周回
衛星12からの位置情報としては、周知のGPS信号で
なくともよく、例えば周回衛星12から電波を送信し
て、その電波を受信して相互間の距離を算出する距離検
出部29を構成するようにしてもよい。また、距離検出
部29としては、月面走行車両10から周回衛星12に
送信して、その反射波を受信して、相互間の距離を検出
するように構成してもよい。
The orbital elements of the orbiting satellite 12 are corrected / updated to the latest data based on information on the distance between the lunar lander 10 and the orbiting satellite 12. The position information from the orbiting satellite 12 does not have to be a known GPS signal. For example, the distance detecting unit 29 that transmits a radio wave from the orbiting satellite 12 and receives the radio wave to calculate a distance between the orbiting satellites is configured. You may make it. Further, the distance detection unit 29 may be configured to transmit the lunar traveling vehicle 10 to the orbiting satellite 12 and receive the reflected wave to detect the distance between the two.

【0024】上記構成により、月面走行車両11は、月
面を走行すると、その走行位置毎に上述したように周回
衛星12からの位置情報に基づいて距離検出部29で距
離を算出して月面位置検出部28に出力する。月面位置
算出部28は、距離情報と周回軌道要素と前回位置に基
づいて周回衛星12に対する月面走行車両11の月面位
置を算出し、現在位置検出部27に出力する。
With the above configuration, when the lunar traveling vehicle 11 travels on the lunar surface, the distance is calculated by the distance detecting unit 29 based on the positional information from the orbiting satellite 12 for each traveling position as described above. Output to the surface position detection unit 28. The lunar position calculation unit 28 calculates the lunar position of the lunar traveling vehicle 11 with respect to the orbiting satellite 12 based on the distance information, the orbital elements, and the previous position, and outputs the lunar position to the current position detection unit 27.

【0025】同時に、車輪回転角検出部20は、車輪の
回転角を検出して滑り補正部23に出力する。滑り補正
部23は、入力した車輪の回転角情報に基づいて上述し
たように ΔS=α×ΔΘ×2πr の演算を実行して走行距離増分ΔSを算出して経路算出
部24に出力する。
At the same time, the wheel rotation angle detection section 20 detects the rotation angle of the wheel and outputs it to the slip correction section 23. The slip correction unit 23 calculates ΔS = α × ΔΘ × 2πr as described above based on the input wheel rotation angle information, calculates the travel distance increment ΔS, and outputs it to the route calculation unit 24.

【0026】また、傾斜計22は、月面走行車両11の
ピッチ姿勢角及びロール姿勢角を検出して上記経路算出
部24に出力する。さらに、太陽センサ21は、太陽の
方向角を検出して加算器25に出力する。加算器25に
は、太陽方向算出部26で算出される太陽の方位角情報
が入力され、この太陽の方位角と方向角を減算処理して
月面走行車両11のヨー姿勢角を算出し、経路算出部2
4に出力する。
The inclinometer 22 detects the pitch attitude angle and the roll attitude angle of the lunar traveling vehicle 11 and outputs them to the route calculating section 24. Further, the sun sensor 21 detects the direction angle of the sun and outputs the angle to the adder 25. The azimuth angle information of the sun calculated by the sun direction calculation unit 26 is input to the adder 25, and the azimuth angle and the directional angle of the sun are subtracted to calculate the yaw attitude angle of the lunar traveling vehicle 11, Route calculation unit 2
4 is output.

【0027】ここで、上記経路算出部24は、入力した
走行距離増分ΔS、ピッチ及びロール姿勢角情報、ヨー
姿勢角情報と前回位置に基づいて3次元経路履歴Sを算
出し、現在位置算出部27に出力する。現在位置算出部
27は、入力した3次元経路履歴Sと月面走行車両11
の周回軌道に対する月面位置に基づいて月面走行車両1
1の月面上における現在位置を算出する。
Here, the route calculation unit 24 calculates a three-dimensional route history S based on the input travel distance increment ΔS, pitch and roll posture angle information, yaw posture angle information and the previous position, and calculates a current position calculation unit. 27. The current position calculation unit 27 calculates the input three-dimensional route history S and the lunar traveling vehicle 11
Vehicle 1 based on the lunar position with respect to the orbit of the moon
The current position on the moon surface is calculated.

【0028】このように、上記月・惑星走行車両位置計
測システムは、月着陸機10の位置を基として、周回衛
星12の位置情報に基づいて周回軌道要素を特定すると
共に、月面走行車両11で周回衛星12との距離を検出
し、その周回軌道要素と距離情報及び月面走行車両11
の前回位置に基づいて月面走行車両11の周回軌道に対
する月面位置を算出する。同時に、月面走行車両11の
ピッチ姿勢角及びロール姿勢角を傾斜計22で検出し、
太陽センサ21で検出した太陽の方向角と月軌道要素及
び時刻データとに基づいて算出した太陽の方位角により
月面走行車両11のヨー姿勢角を検出して、このピッチ
姿勢角、ロール姿勢角及びヨー姿勢角と上記走行距離増
分とに基づいて月面走行車両11の3次元経路履歴を求
め、上記月面走行車両11の周回軌道に対する月面位置
に基づいて月面上の現在位置を算出するように構成し
た。
As described above, the lunar / planetary traveling vehicle position measurement system specifies the orbital orbital element based on the position information of the orbiting satellite 12 based on the position of the lunar lander 10 and also transmits the lunar traveling vehicle 11 To detect the distance from the orbiting satellite 12 and its orbital elements and distance information and the lunar traveling vehicle 11
The lunar position with respect to the orbit of the lunar traveling vehicle 11 is calculated based on the previous position of the lunar surface. At the same time, the pitch attitude angle and the roll attitude angle of the lunar traveling vehicle 11 are detected by the inclinometer 22,
The yaw attitude angle of the lunar traveling vehicle 11 is detected from the azimuth angle of the sun calculated based on the direction angle of the sun detected by the sun sensor 21 and the moon orbital element and the time data, and the pitch attitude angle and the roll attitude angle are detected. The three-dimensional path history of the lunar traveling vehicle 11 is obtained based on the yaw attitude angle and the travel distance increment, and the current position on the lunar surface is calculated based on the lunar position of the lunar traveling vehicle 11 with respect to the orbit. It was configured to be.

【0029】これによれば、月面走行車両11の司る走
行位置は、単なる推定でなく、3次元経路履歴に基づい
て計測して、周回衛星12の1周回毎に校正されること
により、多くとも周回衛星12の1周回の時間に生じる
計測誤差分だけの誤差を含む現在位置を検出することが
可能となるために、月面全域に亘って信頼性の高い高精
度に位置計測が実現される。
According to this, the traveling position controlled by the lunar traveling vehicle 11 is measured not only by simple estimation but also based on a three-dimensional path history, and is calibrated for each orbit of the orbiting satellite 12, thereby increasing the number of times. In addition, since it is possible to detect the current position including an error corresponding to the measurement error generated during one orbit of the orbiting satellite 12, highly reliable and highly accurate position measurement is realized over the entire lunar surface. You.

【0030】従って、今後の宇宙開発の分野における月
探査や開拓の促進に寄与することが可能となる。なお、
上記実施の形態では、月着陸機10を月・惑星基地局と
して構成した場合で説明したが、これに限ることなく、
月面に固定配置した固定局を月・惑星基地局として用い
て構成することも可能である。
Therefore, it is possible to contribute to the promotion of lunar exploration and exploration in the field of space development in the future. In addition,
In the above embodiment, the case where the lunar lander 10 is configured as a lunar / planetary base station has been described. However, the present invention is not limited to this.
It is also possible to use a fixed station fixedly arranged on the lunar surface as a lunar / planetary base station.

【0031】また、上記実施の形態では、周回衛星12
を1台配備するように構成した場合で説明したが、これ
に限ることなく、複数台配備するように構成することも
可能である。この場合には、月面走行車両11から周回
衛星12を可視する範囲が多くなることで、さらに計測
精度の向上が図れることが期待される。
In the above embodiment, the orbiting satellite 12
Although the description has been given of a case where one device is provided, the present invention is not limited to this, and a plurality of devices may be provided. In this case, it is expected that the measurement accuracy can be further improved by increasing the range in which the orbiting satellite 12 is visible from the lunar traveling vehicle 11.

【0032】さらに、上記実施の形態では、月面走行車
両11の走行位置を計測するように構成した場合で説明
したが、これに限ることなく、他の月・惑星上を走行す
る月・惑星走行車両の走行位置を計測するように構成す
ることも可能である。よって、この発明は、上記実施の
形態に限ることなく、その他、この発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々の変形を実施し得ることは勿論のことで
ある。
Further, in the above-described embodiment, the case where the traveling position of the lunar traveling vehicle 11 is measured has been described. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to configure so as to measure the traveling position of the traveling vehicle. Therefore, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、構成簡易にして、月・惑星走行車両の走行位置の正
確にして高精度な計測を実現し得るようにした月・惑星
走行車両位置計測システムを提供することができる。
As described in detail above, according to the present invention, the lunar / planetary traveling can be realized in a simple configuration and the traveling position of the lunar / planetary traveling vehicle can be measured accurately and with high accuracy. A vehicle position measurement system can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施の形態に係る月・惑星走行車
両位置計測システムの概略構成を説明するために示した
図。
FIG. 1 is a view for explaining a schematic configuration of a lunar / planetary traveling vehicle position measuring system according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の月面走行車両の位置計測系を示した図。FIG. 2 is a diagram showing a position measurement system of the lunar traveling vehicle in FIG. 1;

【図3】図2の経路算出部の算出の概念を示した図。FIG. 3 is a diagram showing a concept of calculation by a route calculation unit in FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…月着陸機。 11…月面走行車両。 12…周回衛星。 20…車輪回転角検出センサ。 21…太陽センサ。 22…傾斜計。 23…滑り補正部。 24…経路算出部。 25…加算器。 26…太陽方向算出部。 27…現在位置算出部。 28…月面位置算出部。 29…距離検出部。 10: Moon landing aircraft. 11: Vehicle traveling on the moon. 12 orbiting satellite. 20: Wheel rotation angle detection sensor. 21 ... Sun sensor. 22 ... inclinometer. 23 ... Slip correction unit. 24 ... Route calculation unit. 25 ... Adder. 26 ... Sun direction calculation unit. 27 ... Current position calculation unit. 28: Lunar surface position calculation unit. 29: Distance detection unit.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 月・惑星の周回軌道を航行して、位置情
報及び周回軌道要素を送出する周回宇宙航行体と、 前記月・惑星上に位置が特定されて配備され、前記周回
宇宙航行体からの位置情報を受信して、その時間履歴に
基づいて該周回宇宙航行体の軌道を特定して、前記周回
宇宙航行体に周回軌道要素として送信する月・惑星基地
局と、 前記月・惑星上を走行し、前記周回宇宙航行体からの位
置情報及び周回軌道要素を受信する月・惑星走行車両
と、 この月・惑星走行車両の車輪の回転角を検出して滑り補
正を実行し、月・惑星走行車両の走行距離増分を算出す
る走行距離算出手段と、 前記月・惑星走行車両の月・惑星面と略平行な直交する
第1及び第2の軸回り姿勢角を検出する傾斜角検出手段
と、 前記月・惑星走行車両に対する太陽の方向角を検出する
太陽センサと、 月・惑星軌道要素と時刻データと前記月・惑星走行車両
の前回位置に基づいて太陽方向の方位角を算出し、前記
太陽センサで検出した太陽の方向に基づいて前記第1及
び第2の軸と略直交する第3の軸回り姿勢角を算出する
姿勢角算出手段と、 前記走行距離算出手段で算出した走行距離増分と前記傾
斜角検出手段で検出した第1及び第2の軸回り姿勢角と
前記姿勢角算出手段で算出した第3の軸回り姿勢角とに
基づいて前記月・惑星走行車両の3次元経路履歴を算出
する経路履歴算出手段と、 前記月・惑星走行車両と前記周回宇宙航行体との相互間
の距離を算出し、前記周回宇宙航行体からの周回軌道要
素及び月・惑星走行車両の前回位置とに基づいて前記月
・惑星走行車両の前記周回宇宙航行体の周回軌道に対す
る月・惑星面上での位置を検出する位置検出手段と、 前記経路履歴算出手段で算出した3次元経路履歴を前記
位置検出手段で検出した月・惑星位置に基づいて校正し
て現在位置を算出する現在位置算出手段とを具備したこ
とを月・惑星走行車両位置計測システム。
An orbiting spacecraft for navigating the orbit of the moon / planet and transmitting position information and orbital elements, and a position identified and deployed on the moon / planet, and the orbiting spacecraft A moon / planetary base station that receives position information from the satellite, identifies the orbit of the orbiting spacecraft based on its time history, and transmits the orbiting element to the orbiting spacecraft as an orbital element. A moon / planetary vehicle that travels above and receives position information and orbital elements from the orbiting spacecraft, and detects the rotation angle of the wheels of the moon / planetary vehicle to perform slip correction, A travel distance calculating means for calculating a travel distance increment of the planetary traveling vehicle; and a tilt angle detection for detecting first and second attitude angles about the moon and the planetary traveling vehicle which are substantially parallel to and perpendicular to the moon / planetary plane. Means and the sun for the moon / planetary vehicle A sun sensor that detects the direction angle, calculates the azimuth of the sun direction based on the moon / planetary orbital element and the time data and the previous position of the moon / planetary traveling vehicle, based on the direction of the sun detected by the sun sensor. Attitude angle calculating means for calculating a third axis attitude angle substantially perpendicular to the first and second axes, and a travel distance increment calculated by the travel distance calculation means and a tilt angle detected by the inclination angle detection means. Path history calculating means for calculating a three-dimensional path history of the lunar / planetary traveling vehicle based on first and second around-axis attitude angles and a third around-axis attitude angle calculated by the attitude angle calculating means; Calculating the distance between the lunar / planetary vehicle and the orbiting spacecraft, and calculating the distance between the orbital element from the orbiting spacecraft and the previous position of the lunar / planetary vehicle; Orbit of the orbiting spacecraft Position detecting means for detecting a position on the moon / planet surface with respect to the three-dimensional path history calculated by the path history calculating means based on the lunar / planet position detected by the position detecting means to determine the current position. And a current position calculating means for calculating the position of the lunar / planetary traveling vehicle.
【請求項2】 前記位置検出手段は、月・惑星走行車両
と周回宇宙航行体との距離を周回宇宙航行体の1周回に
おいて、該周回宇宙航行体が可視される少なくとも3回
以上距離を算出し、この距離情報に基づいて前記月・惑
星走行車両の月・惑星位置を算出することを特徴とする
請求項1記載の月・惑星走行車両位置計測システム。
2. The position detecting means calculates a distance between the lunar / planetary traveling vehicle and the orbiting spacecraft in at least three times in which the orbiting spacecraft is visible in one orbit of the orbiting spacecraft. The lunar / planetary traveling vehicle position measuring system according to claim 1, wherein the lunar / planetary traveling position of the lunar / planetary traveling vehicle is calculated based on the distance information.
【請求項3】 前記位置検出手段は、電波によるシンジ
ングシステムを有し、レンジングシステムで距離を測距
することを特徴とする請求項1又は2記載の月・惑星走
行車両位置計測システム。
3. The lunar / planetary traveling vehicle position measuring system according to claim 1, wherein said position detecting means has a syndication system by radio waves, and measures a distance by a ranging system.
【請求項4】 前記周回宇宙航行体は、月・惑星の周回
軌道に複数配備されることを特徴とする請求項1乃至3
のいずれか記載の月・惑星走行車両位置計測システム。
4. The orbiting spacecraft is deployed in a plurality of orbits of the moon and planets.
The lunar / planetary vehicle position measurement system according to any of the above.
【請求項5】 前記月・惑星基地局は、前記月・惑星走
行車両を月・惑星上に輸送する月・惑星着陸機であるこ
とを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の月・惑
星走行車両位置計測システム。
5. The moon according to claim 1, wherein said lunar / planetary base station is a lunar / planetary lander for transporting said lunar / planetary vehicle on the lunar / planetary plane. -Planetary vehicle position measurement system.
【請求項6】 前記月・惑星は、月であることを特徴と
する請求項1乃至5のいずれか記載の月・惑星走行車両
位置計測システム。
6. The lunar / planetary traveling vehicle position measuring system according to claim 1, wherein the lunar / planet is a moon.
JP9088157A 1997-04-07 1997-04-07 Moon and planet travel vehicle position measuring system Pending JPH10281780A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9088157A JPH10281780A (en) 1997-04-07 1997-04-07 Moon and planet travel vehicle position measuring system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9088157A JPH10281780A (en) 1997-04-07 1997-04-07 Moon and planet travel vehicle position measuring system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10281780A true JPH10281780A (en) 1998-10-23

Family

ID=13935098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9088157A Pending JPH10281780A (en) 1997-04-07 1997-04-07 Moon and planet travel vehicle position measuring system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10281780A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012167940A (en) * 2011-02-10 2012-09-06 Kokusai Kogyo Co Ltd Method, program and device for determining posture of movable boy
CN103803101A (en) * 2013-12-19 2014-05-21 中国北方车辆研究所 Motion control method of planet vehicle and determining method of width of mobile system of planet vehicle
CN104464015A (en) * 2014-10-08 2015-03-25 中国科学院国家天文台 Telemeasuring data-driving lunar explorer real-time monitoring system and telemeasuring data-driving lunar explorer real-time monitoring method
CN107632616A (en) * 2017-09-05 2018-01-26 华中科技大学 A kind of unmanned plane collaboration paths planning method based on three-dimensional space curve
KR20180090530A (en) * 2017-02-03 2018-08-13 한국항공우주연구원 Weak Signals Processing Technique for Global Navigation Satellite System Receiver
CN112394381A (en) * 2020-09-30 2021-02-23 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 Full-autonomous lunar navigation and data communication method based on spherical satellite
CN112722326A (en) * 2021-01-19 2021-04-30 南京航空航天大学 Novel planet surface landing inspection integrated probe vehicle
CN113104234A (en) * 2021-02-26 2021-07-13 北京空间飞行器总体设计部 Lander for realizing lunar surface drilling, surface taking and sampling
CN115540878A (en) * 2022-09-27 2022-12-30 北京航天飞行控制中心 Lunar surface driving navigation method and device, electronic equipment and storage medium

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012167940A (en) * 2011-02-10 2012-09-06 Kokusai Kogyo Co Ltd Method, program and device for determining posture of movable boy
CN103803101A (en) * 2013-12-19 2014-05-21 中国北方车辆研究所 Motion control method of planet vehicle and determining method of width of mobile system of planet vehicle
CN104464015A (en) * 2014-10-08 2015-03-25 中国科学院国家天文台 Telemeasuring data-driving lunar explorer real-time monitoring system and telemeasuring data-driving lunar explorer real-time monitoring method
KR20180090530A (en) * 2017-02-03 2018-08-13 한국항공우주연구원 Weak Signals Processing Technique for Global Navigation Satellite System Receiver
CN107632616A (en) * 2017-09-05 2018-01-26 华中科技大学 A kind of unmanned plane collaboration paths planning method based on three-dimensional space curve
CN107632616B (en) * 2017-09-05 2019-08-09 华中科技大学 A kind of unmanned plane collaboration paths planning method based on three-dimensional space curve
CN112394381A (en) * 2020-09-30 2021-02-23 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 Full-autonomous lunar navigation and data communication method based on spherical satellite
CN112722326A (en) * 2021-01-19 2021-04-30 南京航空航天大学 Novel planet surface landing inspection integrated probe vehicle
CN112722326B (en) * 2021-01-19 2022-04-22 南京航空航天大学 Novel planet surface landing inspection integrated probe vehicle
CN113104234A (en) * 2021-02-26 2021-07-13 北京空间飞行器总体设计部 Lander for realizing lunar surface drilling, surface taking and sampling
CN115540878A (en) * 2022-09-27 2022-12-30 北京航天飞行控制中心 Lunar surface driving navigation method and device, electronic equipment and storage medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12066561B2 (en) Position tracking system and method using radio signals and inertial sensing
US8140223B2 (en) Multiple-antenna GNSS control system and method
US8265826B2 (en) Combined GNSS gyroscope control system and method
CN102176041B (en) GNSS (Global Navigation Satellite System)/SINS (Ship's Inertial Navigation System) based integrated vehicle navigation monitoring system
US7504995B2 (en) Method and system for circular polarization correction for independently moving GNSS antennas
US4402049A (en) Hybrid velocity derived heading reference system
US6587761B2 (en) Unambiguous integer cycle attitude determination method
US7400956B1 (en) Satellite position and heading sensor for vehicle steering control
US20150130664A1 (en) Position tracking system and method using radio signals and inertial sensing
EP3460399B1 (en) Methods, apparatuses, and computer programs for estimating the heading of an axis of a rigid body
CN102519470B (en) Multi-level embedded integrated navigation system and navigation method
US20020120400A1 (en) Fully-coupled vehicle positioning method and system thereof
US20100013703A1 (en) Gps gyro calibration
US20120218143A1 (en) Gnss ultra-short baseline heading determination system and method
US20040036650A1 (en) Remote velocity sensor slaved to an integrated GPS/INS
Axelrad et al. Spacecraft attitude estimation using the Global Positioning System-Methodology and results for RADCAL
JP3075889B2 (en) Navigation device
CN103335654B (en) A kind of autonomous navigation method of planetary power descending branch
CN103389092A (en) Mooring airship attitude measurement device and method
US7258306B2 (en) Thermal deformation determination for payload pointing using space-based beacon
CN102323571A (en) Distribution method of satellite-borne dual-antenna SAR (Synthetic Aperture Radar) interferometric calibrator with comprehensive overall parameter
CN113701751A (en) Navigation device based on multi-beam antenna
KR100571120B1 (en) Three dimentional survey system which use the laser apparatus
JPH10281780A (en) Moon and planet travel vehicle position measuring system
JP3454783B2 (en) Ephemeris / attitude reference determination system using on-board optics and other satellite ephemeris