著者

小島 寧 棚町 健彦 狼 嘉彰

出版者

一般社団法人 日本航空宇宙学会

雑誌

宇宙技術 (ISSN:13473832)

巻号頁・発行日

vol.3, pp.49-58, 2004 (Released:2004-09-14)

参考文献数

6

被引用文献数

1

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環境観測, 通信, 惑星探査等で活躍する人工衛星の姿勢軌道制御系(以下, AOCSと呼ぶ)は, 搭載ミッションの要求を満たすために, 高精度な指向決定, 安定度を実現する重要な制御サブシステムである. 宇宙空間においてAOCSに問題が発生し, 迅速な回復措置がとられなかった場合, 衛星は姿勢を喪失し, その結果, 通信途絶, 電力確保不能のような致命的な状態に至る可能性もある. また, 衛星, 地上における通信システムリソースの制約に伴い, テレメトリ数や通信可能時間に上限が生じ, 異常回復を目的とした地上側での迅速な対応は極めて困難な状況にある. とくに, スラスタ異常に代表されるように異常発生から機能喪失に至るまでの時間が短時間の場合に深刻である. さらに, 宇宙空間における人工衛星異常時の軌道上サービスによる迅速な修理作業も, 現時点においては実用レベルまで至っていない. 一方, 地球温暖化等の世界的な気候変動研究に役立つデータを提供する地球観測衛星のユーザは, ミッションの継続性とリアルタイム性を強く要求しており, 衛星としては, ミッションを可能な限り継続できるよう, 故障が発生した場合でも, 自動的に機能・性能を回復できる機能を有することが重要である. 以上のような観点から, ミッションの継続, 安全性の確保, 運用負担の軽減を目的として, AOCSの設計フェーズにおいて, 十分な耐故障性を考慮しておく必要がある. 特に, 軌道上において自動で異常・故障を検知して, 分離し, AOCS機能を自動回復させる機能(Fault Detection, Isolation and Recovery, 以下 FDIRと呼ぶ)は耐故障設計のキーとなる重要な機能であり, FDIRシステムを構築することにより, 高い耐故障性を有するAOCSが実現可能である. 本稿では, 2002年12月14日に種子島宇宙センターから打上げられた環境観測技術衛星「みどり?」(以下, ADEOS-IIと呼ぶ)のAOCSの耐故障設計, 特に新規の複合航法におけるFDIRシステム(以下, 複合航法用FDIRと呼ぶ)について述べる. ADEOS-IIのAOCSは, 地球観測プラットフォーム技術試験衛星(以下, ADEOSと呼ぶ)のAOCSにGPSR受信機(以下, GPSR), ピッチ軸用の精太陽センサ(以下, FSSHと呼ぶ)を追加し, GPSRの軌道位置及び時刻情報に基づき, FSSHデータを姿勢誤差補正に用いることでAOCSの性能向上を図ることができる. これを複合航法と呼んでおり, ADEOS-IIはGPSR情報をAOCSに取り込んだ日本初の地球観測衛星である. さらに, 上述の複合航法にFDIRシステムを採用することにより, AOCS機器の故障への耐性をより高めている. また, 以下に示すような既存のFDIRを超える特徴を有しており, 新規性を有している. (1)複合航法で使用しているAOCSコンポーネントの異常をモニタしているだけでなく, 複合航法に対し, 独立に並行動作させているADEOSで実績のある定常航法の姿勢決定系の結果と複合航法の姿勢決定系の出力をオンボードで比較評価し, 航法の正常性についてもモニタしている. 決定系評価の結果, その差分がある閾値を超えた場合, 定常航法に移行する. なお, 過去のJAXA人工衛星のFDIRにおいて, このようなモニタ方法を採用した例はない. (2)複合航法特有の異常と判断された場合には, 定常航法にモード移行し, 地球観測を継続する. 従来のFDIRの設計では, 異常が発生した場合, スラスタを用いた安全モードである地球捕捉モードに即移行していたが, このモードでは全観測センサの姿勢精度要求を満足できない. しかしながら, 定常航法であれば, 半数以上の観測センサについては姿勢精度要求を満足しており, 複合航法中と比較して観測ミッション達成度は低下するものの, 地球環境情報のグローバル観測の連続性, リアルタイム性は維持できる.

著者

田中 俊輔 市川 信一郎 川田 恭裕 池田 正文 峰 正弥 曽我 広志 山口 慶剛 棚町 健彦

出版者

一般社団法人電子情報通信学会

雑誌

電子情報通信学会総合大会講演論文集

巻号頁・発行日

vol.1995, no.1, pp.571-572, 1995-03-27

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大型衛星バス技術確立を目的として開発された技術試験衛星VI型(ETS-VI)の姿勢制御系(ACS)は、国産衛星として初めての三軸トランスファ制御等、新しい機能の他、大型太陽電池パドル、大型アンテナ等の柔軟構造物を搭載し、従来衛星以上の高精度化(姿勢制御精度=ロール/ピッチ0.05(deg)、ヨー0.15(deg):3σ)、耐故障性の要求を満たすよう設計・製造され、サブシステム試験、及びシステム試験にて十分に検証されている。ETS-VIは、昨年(平成6年)の8月28日16時50分、H-IIロケット2号機で打ち上げられ、約28分後に計画通り第2段ロケットから分離され「きく6号」と命名された。ETS-VIは分離後、初期太陽捕捉モードにて正常に太陽捕捉、太陽電池パドル部分展開を予定通り実施し、ロール軸回りに0.2(deg/sec)のレートをもったクルージング状態が17時50分に確認された。衛星は、アポジエンジンの不調により、遠地点高度39000km、近地点高度7800km、周期14時間、軌道傾斜角13度という楕円軌道に投入されたが、バス/ミッション系機器のチェックアウトの結果、ACSを含め衛星機能は全て正常に動作していることが確認された。その後、各種通信実験を最大限に実施すべく、軌道上再プログラミング機能により姿勢制御系搭載ソフトウェアを変更して、この楕円軌道上での三軸地球指向制御、ハドル自動太陽追尾、及び通信実験時のアンテナ指向精度を向上させるための姿勢バイアス制御等を実現させた。又、実験の実施が容易になるように、ペリジ高度を700km上げる軌道修正を実施して、3日毎に同一地点の上空を通過する回帰軌道に衛星を乗せた。本報告では、これまでに得られている姿勢制御系フライトデータの速報を中心に報告する。ETS-VIの軌道上コンフィギュレーションを図1に示す。[figure]