超小型衛星用の高精度姿勢制御系の設計とシステム解析

微小卫星高精度姿态控制系统设计与系统分析

基本信息

批准号：
07F07134
负责人：
中須賀真一
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

東京大学中須賀研究室で開発中の超小型衛星PRISMの伸展ブームを19年度無重量フライト試験により展開実験し、その伸展のダイナミクスを確認したが、20年度はそれに基づいてPRISMのフライトモデル(FM:実際に軌道上にうちあげるモデル)の開発を実施した。特に、伸展時の振動の減衰状況、伸展後のブームの長さの再現性、伸展時の周囲に与える衝撃力などが、無重量フライト試験により得られた重要な知見であり、それらを適切に伸展ブームFMの設計に反映した。このPRISMは、2009年1月23日、種子島宇宙センターよりH-IIAにより軌道上への打ち上げに成功し、初期運用を経て、ブーム展開を実施、所定の性能を得たことが確認され、設計の妥当性が検証された。また、伸展ブームの長さ等の不確定性を除くためにCMOSをモーターで前後してフォーカシングを行う機構についても、上記の試験結果を元に必要なストローク長などを検討し、設計・製作を実施した。PRISM打ち上げ後の軌道上実験においても、フォーカス機能により30mを上回る解像度の画像が撮れ始めており、設計・製作の妥当性が検証されている。非常に高精度の姿勢安定度が要求される超小型位置天文衛星Nano-JASMINEについては、その姿勢制御にとって重要な要素であるスターセンサーのソフトウエアの研究を行った。具体的には、スターセンサーが捉えた複数の星を使った同定アルゴリズムの開発、スターセンサーの星を追従しながらジャイロのバイアスを推定するためのカルマンフィルターの開発、および、星をスターセンサーの画面内で動かないように制御するフィードバック制御アルゴリズムの検討を実施し、Nano-JASMINE姿勢制御系の開発に反映した。

东京大学中须贺实验室正在研制的微型卫星“棱镜”的伸缩臂已于2019年进行失重飞行试验，并确认了其伸缩的动力学。基于此，2020年“棱镜”飞行模型（FM：我们开发了一个将实际发射到轨道的模型。特别是，伸展期间的减振、伸展后吊臂长度的再现性以及伸展期间对周围区域施加的冲击力是通过失重飞行试验获得的重要发现，这反映在伸展吊臂的设计中。调频。 PRISM于2009年1月23日由H-IIA从种子岛航天中心成功发射入轨，经过初步运行，进行了吊杆展开，并确认达到了规定的性能，并验证了其有效性。此外，为了消除诸如延长臂长度之类的不确定性，根据上述测试结果，考虑了必要的行程长度，设计并制造了通过使用电机来回移动 CMOS 进行对焦的机构。。 PRISM发射后在轨实验中，聚焦功能已开始拍摄分辨率超过30米的图像，验证了设计和制造的有效性。针对纳米茉莉这颗对姿态稳定性要求极高的微定位天文卫星，我们对作为姿态控制重要要素的星敏感器的软件进行了研究。具体来说，我们将开发一种使用星传感器捕获的多颗恒星的识别算法，开发一个卡尔曼滤波器来估计跟踪星传感器中的恒星时的陀螺仪偏差，并分析星传感器屏幕上的恒星我们研究了一种反馈控制算法。控制机器人使其不在体内移动，并在 Nano-JASMINE 姿态控制系统的开发中体现了这一点。