ドップラーデータを用いたスピン衛星姿勢推定法

摘要

従来の姿勢推定装置に代わる新たな手法として，ドップラーデータのみを用いた姿勢推定アルゴリズムを開発した．小型衛星の多くはスピン安定方式により姿勢制御を行うため，ドップラーデータには軌道運動による成分とともにアンテナの回転運動による成分が含まれる．ここで後者の成分は衛星の姿勢をパラメータとしてモデル化でき，最小2乗法を用いて姿勢を推定できる．ドップラーデータを用いた姿勢推定は過去に提案されているが，推定精度は+-10度と低く，また章動ヤアンテナ位相特性が推定に及ぼす影響を考慮しておらず不十分であった．本論文ではこれらを考慮し，姿勢推定の計算機シミュレーションを行い，相対的に180度以上異なる視線方向からドップラーを計測した場合，姿勢を+-0.5度の誤差で推定できることを示した．また姿勢が時間変化する場合，その変化が一次関数的であるとすると，過去21日間のデータを用いて将来7日目の姿勢を+-0.7度の誤差で予測可能である．本手法は軌道面に対するアンテナの傾きなどに条件があるが，月探査計画SELENEの小型衛星Rstar/Vstarなどの多くのスピン衛星に応用可能である．