JPS6047798A - 姿勢検出器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、地球周回軌道上における人工衛星に用いら
れる姿勢検出器に門するものである・従来のこの種製置
として第１図に示すものがあった。図において（１）は
人工衛星、（２）は人工衛星（１）上に取シ付けられた
赤外υ姿勢検出器、（３）は地球。

（４）は地球ｆＭ、　ｆ５）は地球＠（４）の中心方向
、（６）は人工衛星（１１の重心、（７）は人工デ５星
（１）の軌道、（８）は地球。

（９）は点心＋６１から衛星進行方向を示すロール軸、
　Ｈに重心（６）から地球（８）方向を示すヨー（ｉ！
＋　、αすはロール軸（９）およびヨー釉０１に直交し
、右手系を成すように設定されたピッチ廂１．θ乃はロ
ール軸（９）まわシの姿勢誤差ロール角、峙はヨー刑］
００すわりの姿勢誤差ヨー角、Ｑツはピッチ１１１１α
υまわりの姿勢誤差ピッチ角、　（１５１は人工衛星（
１）上に定められた基単方向である。

次に動作について説明する。人工衛／ｉｌ［Ｉｌ上に搭
載された姿勢検出器（２）は、地球（３）から輻射され
る赤外線を利用して人工衛星ｔｌ）からのｊＩ−球児込
角度。

すなわち地球幅（４１ｆｔ検出する。地球幅（４１は計
算によシロール軸（９）ｔわ９の姿勢誤差ロール角ａ望
に変換される。また姿勢検出器（２）は地球幅（４）の
中心方向（５）と人工衛星（１）上に定められた基単方
位ｔｔＳとの間の角度をも検出するので、計算によ勺ピ
ッチ軸ａυまわｐの姿勢誤差ピッチ角１分がまる。

従来の姿勢検出装置は以上のように球形である地球（３
）の地球幅（４）を姿勢検出の基準に用いていたのでヨ
ー軸Ｑ［Ｉまわ夛の姿つ誤差；３−角（Ｊ３の検出が行
えず、また地球が輻射する赤外縁の季節変動等のために
高精度の姿勢検出が不可能であるなどの欠点があった。

この発明はこれらの欠点を改心するためになされたもの
で、ヨー角の検出が行え、季節変動等のセンサ以外の要
因による誤差を含まない高精度の姿勢検出器を提供する
ものである。

以下第２図に示すこの発明の一実を色＠について説明す
る。第２図において、αＩ１９はアンテナ、　Ｑ７）は
サーキュレータ、αＱは送信機、ａ匂は受信復調器。

（至）及びＱυはバンドパスフィルタ、Ｑシは２つのバ
ンドパスフィルタ（イ）、　ｃ！＋１の出力を比較する
比較器。

（ハ）は比較器（２）の出力に応じてバンドパスフィル
タ（７）、　Ｃ１ｌ＋の切替点（以後ドツプラ中心周波
数と称する）を決定する計算装置である。

また第３図はこの発明の一実施例に対しての幾何関係を
ｉす図である。第３図において（１）は人工音星、（７
）は人工衛星（１）の軌道、Ｑ（イ）は人工（１す星ｉ
ｌｌの直下点軌跡、　（ｌｅはアンテナ、（ハ）はアン
テナボアサイト方向、Ｃ２［ｉは衛星直下点ベクトルで
ある。

さらに第４図は第２図受信復調器Ｑｉの出力及びバンド
パスフィルタ＠、　Ｃｌυの特性を示す図である。

第４図において＠はドツプラ周波数ｔｌ’ｉｌｌ　、（
ハ）は出力レベル、（ホ）は姿勢誤差のないときの受信
復調器α■出力周波数パターン、Ｏｎは姿勢４県差のあ
るときの受信復調器（イ）出力周波数パターン、００ｔ
」、バンドパスフィルタＩＱＤの周波数り゛ｙ性、（ト
）はバンドパスフィルタ２＠の周波特性でおる。

次に動作について説明する。

送信機（１Ｂによシ発生した電波はサーキュレータ（１
？）を経由し、アンテナＱｌから放射される。地上で反
射された電波は再びアンテナθＱで県められ、ザーキュ
レータαηｆ：経由して受信復調器０１で位相検波され
る。検波された信号はｆｏを中心とするドツプラ周波数
変調を受けている。従ってｆｏをしゃ断層波数とするバ
ンドパスフィルタ（至）、Ｑηにょルフィルタリングを
行うことによｌ）　ｆｏより高周波のドツプラ周波数を
もつ成分と低周波成分とに分離できる。２つのバンドパ
スフィルタ（至）、Ｑυの出力を比較器（２擾で比較す
る。

アンテナａ０を衛星（１）の右斜め下方向を向くように
、かつまた姿勢誤差のないときアンテナボアサイト方向
（至）が衛星軌道（７）に直交しているようにアンテナ
ｔＩＱを取りつける。第４図に示すように姿勢誤差が無
いなら、復円器α鐘の出刃はパターン（ハ）のようにｆ
。全中心として左右対称となり比較器（２）の出力は零
となる。しかし姿勢誤差がある場合。

復ｈＦｚ器Ｑｌの出力はパターン（至）のようにｆＱＫ
対して左右非対称となカ比戟器０りに出力を生じる。こ
の比較器Ｑカの出力をドツプラ中心周波数計算装量（ハ
）に入力して、復調器ｏｃｔｒの出方がｆ’ｏ　ｋ中心
として左右対称となる新しいドツプラ中心周波数ｆ′。

を計算する。

ここで姿勢誤差のめるときと無いときのドツプラ中心周
波数の差Δｆ　（＝ｆ′ｏ−ｆｏ）は、姿勢誤差のある
ときと無いときのアンデナボ）゛リーイト方向の角度差
αと次の関係にある。

Δｆ・λ θ１ｎα＝−−−−−−− ｖ ここにλは送信波長、■は衛星の速１ｆ）ｌである。

上記ボアサイト方向の差αはロール角ｒ（１，及びヨー
角７０３を用いて以下のように表現される。

。−９゜８−１Ｖ□ｎ２β。。８八− δ＝　ｊａｎ　”　（ｃｏｓβｔａｎθ）ここにθはヨ
ー’ｉ’＋ｌ…と姿じ？誤ルのないときのアンテナボア
サイト方向ｆ４１ｉ１とのなす角でβる。

従って本発明による姿勢検出器を２つ、アンテナボアサ
イト方向（ハ）を異えて衛星上に搭載して上記の式を解
くか、又は本発明による姿勢ｍＩＢ器と他の姿勢検出器
出力とを取み合わせることによシ。

ｍ星の姿勢誤差を検出することができる。

以上のように、この発明による姿勢検出器では。

自ら能動的に放射する電波のドツプラ周波数を用いてい
るので、季節変動等センサ以外に寄因する誤差無く、高
精度に姿ひが検出できる利点がるる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の姿勢検出器の原理図、第２図は本発明装
置の一実施例の本゛１成図、第３図は本発明装置の一実
施例の幾伺関係説明図、第４図は受信復調器出力及びバ
ンドパスフィルタの周波？ａ’ｉ”Ｆ仕口である。 図中＋１１は人工衛ル、（３）は地球、（７）は人工街
星（１）の軌道、（９）はロール＋Ｉｌｔ＋、鵠はヨー
軸、θυはピッチ軸、Ｈはアンテナ、　ｔａｌ′Ｏは送
信機、（ハ）は受信１調器。 α車及びＱυはバンドパスフィルタ、（財）は比較器、
（ハ）はドッノラ中心周波数計算製置、（ハ）はアンテ
ナボアサイト方向、　Ｃｉｌは姿０誤差のないときの受
信復調器出力周波数パターン、（３１は姿む誤差のある
ときの受信復刊１Ｌ器出力周波数パターン、ＯＩ）はバ
ンドパスフィルタ１翰の周波数Ｇ性、（至）はバンドパ
スフィルタ２Ｑυの周波数／ＫＷ性である。 なお図中、同一あるいは相当部分にｔ、ｌ、同一符号を
付して示しておる。 ζ′！３　１．＝ １ ｉｒ’ｉ　７４　１　ノＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 宇宙空間の周回軌道上を抗性する人工衛星に設けられ、
   自ら電波を放射し、地上からの反射電波を受信して人工
   衛星の姿勢を検出する姿勢検出器において、上記電波を
   送受信するアンテナ、電波を送信する送信機２反射電波
   を受信彼調する受信復調器、衛星の姿勢変化に応じて上
   記受信復調器出力のドツプラ周波数スペクトラムが周波
   数軸上で移動することを用いて、Ｓ前に設定しｆｃドツ
   プラ中心周波数より高い周波数成分及び低い周波数成分
   を取シ出す２つのバンドパスフィルタ、上記２つのバン
   ドパスフィルタの出力差を検出する比較器、この比較器
   の出力に応じて２つのパントノ（スフイルタの出力が等
   しくなるようなドツプラ中心周波数を決めるドツプラ中
   心周波数計算装置とからなることを％命とする姿勢検出
   器。