JPS5822800A - Signal processing system for artificial satellite loading inertia sensor - Google Patents

Signal processing system for artificial satellite loading inertia sensor

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JPS5822800A
JPS5822800A JP56121677A JP12167781A JPS5822800A JP S5822800 A JPS5822800 A JP S5822800A JP 56121677 A JP56121677 A JP 56121677A JP 12167781 A JP12167781 A JP 12167781A JP S5822800 A JPS5822800 A JP S5822800A
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euler
attitude
satellite
inertial sensor
signal processing
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JP56121677A
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泉田 喜一郎
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Mitsubishi Electric Corp
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は人工衛星搭載慣性センサの信号処理方式に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a signal processing method for an inertial sensor mounted on an artificial satellite.

将来1人工衛星(以下衛星と略す)を誘導して、複数の
人工衛星を軌道上で結合し、宇宙空間における複合衛星
システムの建設を行うことが必要となると考えられる。
In the future, it will be necessary to guide one artificial satellite (hereinafter referred to as a satellite) and combine multiple artificial satellites in orbit to construct a composite satellite system in outer space.

このような衛星を実現するためには推力ベクトルの設定
や9人工衛星同志の結合軸合せのために任意時刻で、3
次元空間の任意の方向への大きな姿勢変更を行うことが
不可欠となる。このため姿勢の決定も衛星に搭載した慣
性センサデータを処理して、慣性空間全域での高精度な
リアルタイム的姿勢決定を行うことが必要となる。
In order to realize such a satellite, it is necessary to set the thrust vector and align the coupling axis of the nine satellites at any time.
It is essential to make large attitude changes in any direction in dimensional space. For this reason, it is necessary to process the data of the inertial sensors mounted on the satellite to determine the attitude in real time with high precision throughout the entire inertial space.

この発明は、上記のような複合衛星システムを実現する
上で不可欠となる。軌道上でのリアルタイム的姿勢決定
を実現するための、慣性センサ信号処理方式を提供する
ものである。
This invention is essential for realizing the above-mentioned composite satellite system. This provides an inertial sensor signal processing method for realizing real-time attitude determination on orbit.

ところで、慣性センサは大別してストラップダウン方式
(以下日ρ方式と略す)慣性センサと、ステーブルプラ
ットフォーム方式(以下Pρ方式と略す)慣性センサと
に分類できるが周知のように従来はこれらの方式に対し
、それぞれ独立な信号処理方式が適用されていた。
By the way, inertial sensors can be roughly divided into strap-down type (hereinafter abbreviated as ``Pρ method'') inertial sensors and stable platform type (hereinafter abbreviated as ``Pρ method'') inertial sensors, but as is well known, these methods have traditionally been used. On the other hand, independent signal processing methods were applied to each.

このため、信号処理系からみて8/D方式慣性センサと
P/1=方式慣性センサとの互換性に乏しく、慣性セン
サ方式に合せて、信号1理系を準備する必要があり不経
済であるなどの欠点があった。
For this reason, from the perspective of the signal processing system, there is poor compatibility between the 8/D type inertial sensor and the P/1 = type inertial sensor, and it is necessary to prepare a signal 1 system to match the inertial sensor type, which is uneconomical. There was a drawback.

この発明は上記従来の欠点を除去した人工衛星搭載慣性
センサの信号処理方式を提供するものである。
The present invention provides a signal processing method for an inertial sensor mounted on an artificial satellite that eliminates the above-mentioned conventional drawbacks.

以下この発明の一実施例を図面により詳述する。第1図
はこの発明による慣性センサ信号処理方式の構成概念を
示す図である。図において(1)は8/111方式慣性
センサ、(2)はオイラ角変分計算装置、(31はオイ
ラパラメータ更新装置、(4)はオイラバラメータ補償
計算装置、(5)は姿勢計算装置である。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the structural concept of an inertial sensor signal processing method according to the present invention. In the figure, (1) is an 8/111 type inertial sensor, (2) is an Euler angle variation calculation device, (31 is an Euler parameter update device, (4) is an Euler parameter compensation calculation device, and (5) is an attitude calculation device. be.

このような構成において、 S/D方式慣性センサ(1
)により衛星の各機軸回りの回転角速度ωjn(但しj
 = 1.2,3.  nは時刻列)を測定する。
In such a configuration, an S/D type inertial sensor (1
), the rotational angular velocity ωjn around each axis of the satellite (where j
= 1.2,3. n is a time sequence).

このωjnを入力としてオイラ角変分計算装置(2)に
おいてオイラ角変分(Δψ、△φ、Δθ)nを計算する
Using this ωjn as input, the Euler angle variation calculation device (2) calculates the Euler angle variation (Δψ, Δφ, Δθ)n.

この(Δψ、′Δφ、Δθ)nを入力として、オイラパ
ラメータ更新装置(3)で、現時点fnのオイラバラメ
ータρtn (1= 1.2,3.4)  を計算する
。このρ1nを入力として、オイラパラメータ補償計算
装置(4)でオイラバ2メータの最適推定値ρ1nを計
算する。このρ1nを入力として姿勢計算装置(5)で
人工衛星の姿勢U、を計算し出力する。
Using this (Δψ, 'Δφ, Δθ)n as input, the Euler parameter updating device (3) calculates the Euler parameter ρtn (1=1.2, 3.4) at the current time fn. Using this ρ1n as input, the Euler parameter compensation calculation device (4) calculates the optimum estimated value ρ1n of the Euler 2 meter. Using this ρ1n as input, the attitude calculation device (5) calculates and outputs the attitude U of the artificial satellite.

またP71方式慣性センサ(7)を用いる場合はスイッ
チ8をN2の側に切換えることにより以下上述した方法
で衛星の姿勢Unが計算できる。
Further, when using the P71 type inertial sensor (7), the attitude Un of the satellite can be calculated by the method described above by switching the switch 8 to the N2 side.

以下慣性センサ信号処理装置(6)を構成する各装置の
詳細について第2図を用いて説明する。
The details of each device constituting the inertial sensor signal processing device (6) will be explained below using FIG. 2.

コノ図ニオイて、 1Bn−t 、 jBn−t 、 
kBn−1時刻tn−1における衛星各機軸方向の単位
ベクトル、 iBa 、 jBa 、 kBaは時刻t
nにおける衛星各機軸方向の単位ベクトル、△φnはヨ
ー角、Δφnはロール角、Δθnはピッチ角である。又
ω1n−1、ω1oはそれぞれ時刻fan # tIl
l−1での各機軸回りの回転角であり、慣性センナによ
って測定する。
It smells like this, 1Bn-t, jBn-t,
kBn-1 Unit vector in each satellite axis direction at time tn-1, iBa, jBa, kBa are at time t
n is a unit vector in each satellite axis direction, Δφn is a yaw angle, Δφn is a roll angle, and Δθn is a pitch angle. Also, ω1n-1 and ω1o are each time fan # tIl
It is the rotation angle around each machine axis at l-1, and is measured by an inertial sensor.

いま、逐次的姿勢計算の過程における前段階の姿勢TT
n−t (iBn−1,jBn−t 、 kBn−1)
  を既知として、現時点tn FCおける衛星の姿勢
U11(tBn、 jB、 、 kBn)  は以下の
ように決定される。
Now, the posture TT at the previous stage in the process of sequential posture calculation
n-t (iBn-1, jBn-t, kBn-1)
Assuming that is known, the satellite attitude U11 (tBn, jB, , kBn) at the current tn FC is determined as follows.

オイラ角変分計算装置(2)は時刻tnで8 /D方式
慣性センサ(1)によって測定した衛星軸回りの回転角
速度ωj1mを入力として、逐次的姿勢計算の過程にお
ける前段階姿勢Unl (1Bn−’ を卸Q−1、k
Bn−t)と、現時点の姿勢ElF、 (iBn 、 
jBn 。
The Euler angle variation calculation device (2) inputs the rotational angular velocity ωj1m around the satellite axis measured by the 8/D inertial sensor (1) at time tn, and calculates the previous stage attitude Unl (1Bn-) in the process of sequential attitude calculation. ' wholesale Q-1, k
Bn-t) and the current posture ElF, (iBn,
jBn.

kBn)との関係を与えるオイラ角変分(Δφ口。kBn) and the Euler angle variation (Δφ mouth).

Δφn、Δθn)を次式により計算する。Δφn, Δθn) are calculated using the following formula.

但し、τ” to −tn−t オイラパラメータ更新装置(3)において上記(△ψn
、△φn、Δθn)を入力とし、1つ前の時点t、1−
1でのオイラパラメータ推定値ρ1n−1を用いて現時
点のオイラパラメータρ1nを次の計算方程式で計算す
る。
However, in the Euler parameter updating device (3), the above (△ψn
, △φn, Δθn) as input, and the previous time t, 1-
The current Euler parameter ρ1n is calculated using the Euler parameter estimate ρ1n−1 at 1 using the following calculation equation.

但し オイラパラメータ補償計算装置(4)において。however In the Euler parameter compensation calculation device (4).

上記オイラパラメータρ1oを入力として、オイラパラ
メータの最適な推定値d1nを次式により計算する。
Using the Euler parameter ρ1o as input, the optimal estimated value d1n of the Euler parameter is calculated using the following equation.

ρ1n=ρ1n+(1−(1−v ) ’/2 、ρ1
n     (4)姿勢計算装置(5)において上記オ
イラパラメータの最適な推定値ρ1nを入力として、慣
性基準座標に対する衛星の姿勢trnを次式により計算
する。
ρ1n=ρ1n+(1-(1-v)'/2, ρ1
n (4) In the attitude calculation device (5), the optimum estimated value ρ1n of the Euler parameter is input, and the attitude trn of the satellite with respect to the inertial reference coordinate is calculated by the following equation.

’Bo =CBCI]n  (:’ *o *o]”j
Bn =:、 (Bc工〕。[o*tto)    (
s)kBn = (BCz〕n (Os◎、1〕1但し また。P/?方式慣性センサ(7)を使用する場合は1
周知のように慣性センサによって(Δψ0゜Δφロ、Δ
θn)が測定できるので、これを式(3)に直接代入し
て1式(2)以下式(71の計算法を用いれば、上記8
/I)方式慣性センサを用いる場合と同一の計算式で、
衛星の姿勢Unが計算できる。
'Bo =CBCI]n (:' *o *o]”j
Bn =:, (Bc engineering). [o*tto) (
s) kBn = (BCz]n (Os◎, 1) 1 However, when using the P/? method inertial sensor (7), 1
As is well known, inertial sensors (Δψ0゜Δφro, Δφ
Since θn) can be measured, by directly substituting this into equation (3) and using the calculation method of equation (2) below, the above 8 can be obtained.
/I) Using the same calculation formula as when using an inertial sensor,
The attitude Un of the satellite can be calculated.

以上述べたことから明らかなように、この発明による慣
性センサ信号処理方式は、慣性センサの2つの重要な方
式であるS/D方式慣性センサとPカ方式慣性センサと
を共通的に取扱える利点を有する。
As is clear from the above, the inertial sensor signal processing method according to the present invention has the advantage of being able to commonly handle two important methods of inertial sensors, the S/D method inertial sensor and the P-type inertial sensor. has.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明による信号処理装置の構成概念を示す
図、第2図は現時点の衛星の姿勢と前段階での衛星姿勢
の決定値との関係なオイラ角で与える場合の一例を示す
図であり1図において(1)はsA方式慣性センサ、(
2)はオイラ角変分計算装置、(31はオイラパラメー
タ更新装置。 (4)はオイラバラメータ補償計算装置、(5)は姿勢
計算装置、(7)はP/?方式慣性センサである。
FIG. 1 is a diagram showing the structural concept of a signal processing device according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an example of a case where the relationship between the current satellite attitude and the determined value of the satellite attitude at the previous stage is given by the Euler angle. In Figure 1, (1) is the sA type inertial sensor, (
2) is an Euler angle variation calculation device, (31 is an Euler parameter update device), (4) is an Euler parameter compensation calculation device, (5) is an attitude calculation device, and (7) is a P/? method inertial sensor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 人工衛星に搭載した慣性センサによって測定した衛星機
軸回りの角速度を入力として、逐次姿勢計算の過程にお
ける前段階の姿勢と現時点の姿勢との関係を与えるオイ
ラ角変分を計算するオイラ角変分計算装置と、上記オイ
ラ角変分計算装置の出力信号を入力として、オイラパラ
メータを更新するオイラバラメータ更新装置と。 上記オイラパラメータ更新装置の出力信号を入力として
、オイラパラメータの最適推定値を計算するオイラパラ
メータ補償計算装置と、上記オイラパラメータ補償計算
装置の出力信号を入力として1人工衛星の姿勢を計算す
る姿勢計算装置とを備え、ストラップダウン方式慣性セ
ンサの計測値とステーブルプラットフォーム方式とする
人工衛星搭載慣性センサの信号処理方式。
[Claims] Using as input the angular velocity around the satellite's axis measured by an inertial sensor mounted on the artificial satellite, the Euler angle variation that provides the relationship between the previous attitude and the current attitude in the process of sequential attitude calculation is calculated. and an Euler parameter updating device that receives an output signal of the Euler angle variation calculation device and updates Euler parameters. an Euler parameter compensation calculation device that uses the output signal of the Euler parameter update device as input to calculate the optimum estimated value of the Euler parameter; and an attitude calculation device that uses the output signal of the Euler parameter compensation calculation device as input to calculate the attitude of one artificial satellite. A signal processing method for measuring values from a strap-down inertial sensor and a stable platform inertial sensor onboard a satellite.
JP56121677A 1981-08-03 1981-08-03 Signal processing system for artificial satellite loading inertia sensor Granted JPS5822800A (en)

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JPS5822800A true JPS5822800A (en) 1983-02-10
JPH027404B2 JPH027404B2 (en) 1990-02-19

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JP (1) JPS5822800A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6049409A (en) * 1983-08-29 1985-03-18 Mitsubishi Electric Corp Space stabilization controller
JPS62251614A (en) * 1986-04-25 1987-11-02 Mitsubishi Precision Co Ltd Measuring instrument for angle variation and angular velocity of airframe

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JPH027404B2 (en) 1990-02-19

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