宇宙機の高精度軌道決定のための精密非重力外乱モデルの研究

航天器高精度定轨精密非重力扰动模型研究

基本信息

批准号：
14J03417
负责人：
五十里哲
金额：
$ 2.05万
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：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

精密軌道決定を行うためには，太陽輻射圧をはじめとする非重力外乱の精密計算が必要となるが，様々な形状の宇宙機が存在するため，一般的な計算手法は存在していない．また，高精度な非重力外乱計算には膨大な計算時間がかかってしまうため，計算コストの削減も求められている．さらに，モデル化のために与えられた宇宙機の形状・反射特性情報と軌道上に打ち上げられた宇宙機の実際の情報の間には必ず差異が存在するため，フライトデータを基にモデル補正を行う必要がある．このような，高精度かつ低計算コストかつモデル補正も可能となるような非重力外乱計算手法を構築するため，申請者は「事前計算テンソルを用いた太陽輻射圧計算手法」を考案した．提案手法では，計算コストの高い陰影計算や反射特性計算を事前に行い，その情報を形状に関するテンソルと，反射に関するテンソルとしてそれぞれ圧縮保存しておき，計算時は，それら事前計算テンソルを用いることで，高精度かつ高速に太陽輻射圧を求めるということを行う．この事前計算テンソルによって，形状，反射特性，太陽情報という三つの要素を分割することができるため，フライトデータを利用した光学特性推定を行うことも可能となっている．本年度は，提案手法の実用化に向けて，事前計算テンソルを生成する高速並列演算アルゴリズムの開発や，生成時に用いる基底関数の研究などを行った．またシミュレーションにより，提案手法が従来手法よりも精度・速度両面で優れた手法であると証明した．実用例の一つとして，深宇宙探査機PROCYONにより実際に観測された姿勢運動を，提案手法を用いて表現できるか否かの検証も行い，提案手法の有効性を示すことができた．光学特性推定に関して，一部課題は残るものの，従来手法よりも優れた手法を提案することができており，今後の宇宙開発に貢献できる非重力外乱計算手法を構築できたと考えている．

为了确定精度轨道，需要对非重力干扰（包括太阳辐射压力）的精确计算，但是由于存在各种形状的航天器，因此没有一般计算方法。此外，高精度的非重力干扰计算需要大量的计算计算，这需要减少计算成本。此外，为建模提供的航天器的形状和反射特性信息与启动到轨道的航天器的实际信息之间始终存在差异，因此必须根据飞行数据执行模型校正。为了构建这种非重力干扰计算方法，该方法允许高精度，低计算成本和模型校正，申请人设计了一种“使用预定的张量来计算太阳辐射压力的方法”。在提出的方法中，提前执行高成本的阴影计算和反射特性，并将信息压缩并作为与形状和张量相关的张量进行压缩和存储，当计算时，这些预估算的张量用于确定以高准确性和高速度和高速度和高速度确定太阳能辐射压力。该预量张量允许将三个元素分为形状，反射特性和太阳信息，从而可以使用飞行数据估算光学特性。在今年，为了将所提出的方法用于实际使用，我们开发了一种高速平行的算术算法来生成预加密张量，以及对生成过程中使用的基本功能的研究。此外，模拟证明了所提出的方法在准确性和速度方面都优于常规方法。作为一个实际的例子，我们还验证了使用拟议方法表明该方法的有效性，是否可以通过深空探测器procyon实际观察到姿势运动。尽管有关光属性估计的一些问题仍然存在，但我们已经提出了一种优于常规方法的方法，我们认为我们已经能够构建一种非重力干扰计算方法，这可以有助于未来的空间发展。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

複雑な形状をした宇宙機に加わる太陽輻射圧の一般的計算手法

适用于复杂形状航天器的太阳辐射压通用计算方法

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Satoshi Ikari;Kakeru Tokunaga;Takuji Ebinuma;Ryu Funase;and Shinichi Nakasuka;五十里哲，徳永翔，海老沼拓史，船瀬龍，中須賀真一
通讯作者：
五十里哲，徳永翔，海老沼拓史，船瀬龍，中須賀真一

超小型深宇宙探査機PROCYONを題材にした太陽光圧による角運動量制御の検討

使用超小型深空探测器 PROCYON 利用太阳压力进行角动量控制研究