(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道の傾斜した状況で地球の中心ではなく、所望の指向方向プロフィールを維持するためにバイアス運動量蓄積手段を含む軌道に乗った宇宙船のペイロードの方位を設定する方法において、
軌道における所望の指向方向プロフィールを維持するためにペイロードのピッチ軸によって慣性空間において描かれる円錐を定め、
円錐内で、軌道垂線ベクトルおよび赤道垂線ベクトルによってスパンされる平面の外部に配置された姿勢において宇宙船のバイアス運動量ベクトルの方位を設定し、
所望の指向方向プロフィールにおけるペイロードピッチ軸を維持するために角度変化手段によってロール・ヨー面において斜めにされた単一の本体に固定された軸を中心にして、ペイロードピッチ軸とバイアス運動量ベクトルとの間の角度を変化させるステップを含み、
バイアス運動量ベクトルの姿勢および単一の本体に固定された軸が、所望の指向方向プロフィールの維持と一致するように選択されることを特徴とする軌道に乗った宇宙船のペイロードの方位を設定する方法。
【請求項２】
バイアス運動量蓄積手段が運動量ホイールを含み、角度変化手段が単一軸ジンバルを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
角度変化手段が、ペイロードと、バイアス運動量蓄積手段を有する宇宙船の一部分との間の単一自由度のジンバルを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項４】
角度変化手段が、それぞれ、単一の本体に固定された軸に垂直な軸を有する第１のホイールおよび第２のホイールを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項５】
ペイロードが、地球の表面上に固定された点に対して維持される請求項１記載の方法。
【請求項６】
軌道の傾斜した状況で地球の中心ではなく、所望の指向方向プロフィールを維持するためにバイアス運動量蓄積手段を含んでいる軌道に乗った宇宙船のペイロードの方向を設定するシステムにおいて、
軌道および宇宙船の姿勢を定める１組の軌道および姿勢センサと、
軌道における所望の指向方向プロフィールを維持するために、ペイロードのピッチ軸によって慣性空間において描かれる円錐を定めるプロセッサと、
円錐に沿って配置され、軌道垂線ベクトルおよび赤道垂線ベクトルによってスパンされる平面の外側に位置する姿勢において宇宙船のバイアス運動量ベクトルの方向を維持するようにプロセッサに応答する外部トルク装置と、
所望の指向方向プロフィールにおいてピッチ軸を維持するためにロール・ヨー平面において斜めにされた単一の本体に固定された軸を中心にピッチ軸とバイアス運動量ベクトルとの間で角度を変化させるためにプロセッサに応答する角度変化手段とを具備し、
バイアス運動量ベクトルの姿勢および単一の本体に固定された軸が、所望の指向方向プロフィールの維持と一致するように選択されることを特徴とする軌道に乗った宇宙船のペイロードの方向を設定するシステム。
【請求項７】
バイアス運動量蓄積手段が運動量ホイールを含み、角度変化手段が単一軸のジンバルを含んでいる請求項６記載のシステム。
【請求項８】
角度変化手段が、ペイロードと、バイアス運動量蓄積手段を含んでいる宇宙船の一部分との間で単一自由度のジンバルを含んでいる請求項６記載のシステム。
【請求項９】
角度変化手段が、それぞれ、単一の本体に固定された軸に垂直な軸を有する第１のホイールおよび第２のホイールを含んでいる請求項６記載のシステム。
【請求項１０】
ペイロードが、地球の表面上に固定された点に対して維持される請求項６記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、軌道における衛星の維持に関し、特に名目上の軌道に対して傾斜された地球軌道において衛星を動作する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、地球上の特定の点の上方における位置が固定されたままになるように、地球の周りの軌道において、通信衛星のようなある種の型式の衛星を維持することが望ましい。この型式の軌道は静止軌道と呼ばれている。静止軌道は、衛星からの通信ビームが地球表面上の所望の区域を正確にカバーできるようにする。静止軌道からの偏位によってビームのカバー範囲は変化する。
【０００３】
静止軌道を維持するために、衛星の名目上の軌道は、地球の赤道平面において実質的に保持されている。さらに、衛星それ自身は、この平面に対して垂直に配置されている。これらの要求のために、地球の静止軌道は多数の衛星で込み合っている。したがって、赤道平面における対応する位置に各衛星を正確に維持することが必要である。
【０００４】
静止軌道内に配置された衛星は、太陽および月からの重力、並びに地球が扁球であることによる地球の重力変化のような一定の作用のために軌道からの偏位を経験する。これらの力は、南／北方向、すなわち赤道平面の下または上、および東／西方向、すなわち軌道パスの右または左に衛星を移動させるように作用する。南／北方向における偏倚は、衛星を赤道平面から外して傾斜軌道へ移動するように作用する。衛星の位置における観察者は、衛星が傾斜軌道のために恒星日ごとに１回“８の字”のパタンで移動することが分かる。衛星の姿勢をｘ、ｙ、ｚの座標フレームで記述することは一般的であるが、ここでｚは衛星から地球の中心に対して向けられ、ｙは軌道角速度に対して反対に向けられ、ｘは（ほぼ衛星の速度ベクトルに沿って）右回りベースを完成する。“ｘ”軸は“ロール”軸と呼ばれ、“ｙ”軸は“ピッチ”軸と呼ばれ、“ｚ”軸は“ヨー”軸と呼ばれる。
【０００５】
傾斜軌道を補正する数多くの既存の方法がある。Dahl氏による文献（AIAA Guidance, Control and Flight Mechanics Conference, 1971年）において、１対の同じ運動量ホイールが、ピッチ軸を含む平面においてピッチ軸から対称的に傾けられる。Dahl氏は、軌道傾斜により誘起された地上ステーションの指向エラーに対するロール操縦は軌道周波数で循環することを教示している。
【０００６】
Renner氏による文献（7th IFAC Symposium on Automatic Contorol in Space,  1976年）において、衛星の角運動量ベクトルは１本以上の軸、好ましくはロール軸を中心にしてアンテナ照準線に対して（またはその逆で）操縦可能である。これは単一の軸アンテナ指示機構、単一のジンバル制御運動量ホイール、または固定されたホイールの組合わせの何れかによって行われる。ホイールの角運動量を操縦するために制御信号が発生される。
【０００７】
Broquet氏による前掲文献において、赤道平面における軌道傾斜がゼロでない時、ｘ−ｚ衛星平面における自由度の方向に関係なく、単一の自由度システムは地球の中心を指向する理想的な衛星を動作できることが教示されている。例えば、自由度がロール軸に沿うならば、角運動量は南／北慣性方向の近くに維持される。同様に、自由度がヨー軸に沿うならば、角運動量は軌道平面に対して垂直な慣性方向の近くに維持される。
【０００８】
Muhlfelder氏の米国特許第 4,084,772号明細書において、角運動量ベクトルは赤道の垂線に沿って配置され、角運動量は２つの固定されたホイール、すなわちピッチ軸に沿う大型ホイール、およびヨー軸に沿う小型ホイールを使用してロール軸を中心としたアンテナ照準線に対して操縦可能である。Brouquet氏の米国特許第 4,294,420号明細書は、ピッチおよびヨー平面において、通常ピッチおよびヨー軸の両方に対してある角度で固定された２つのホイールを使用してロール軸を中心としたアンテナ照準線に対する角運動量を操縦することを教示している。Westerlund氏の米国特許第 4,776,540号明細書は、計算された点における運動量ベクトルの配置が、ロールエラーを無くすために軌道垂線をわずかに通り過ぎていることを教示している。しかしながら、この方法ではヨーエラーは依然として存在する。
【０００９】
Agrwal氏の米国特許第 4,911,385号明細書は、Westerlund氏の明細書と同じ運動量ベクトルの配置を教示しているが、ヨーエラーはジンバルを使用して補正される。Agrwal氏はさらに、軌道垂線／赤道垂直面において運動量ベクトルを配置し、ロールおよびヨーのジンバル制御手段を使用して補正することを教示している。
【００１０】
Rahn氏の米国特許第 5,100,084号明細書は、傾斜の非線形影響がオフセット指向命令、および軌道傾斜の発展に対して日周プロフィールを自動的に調節する機上モデルを使用して、補正できることを教示している。Fowell氏の米国特許第 5,184,790号明細書は、２軸による軌道傾斜の姿勢補正を教示しており、ここで運動量ベクトルは、半径方向のロール／ヨー補正を最小にするために軌道垂線とWesterlund氏の姿勢との間の中間に位置する。
【００１１】
上記の方法は、線形化されたエラーを完全に補償せず、地球の中心以外の点に対する指向を補正せず、または２軸角運動量操縦、あるいはロールまたはヨー軸の何れかを中心とす１軸操縦の何れかを要求するという欠点を有する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ロール／ヨー平面において傾斜された単一の本体固定軸、すなわち、ロール／ヨー、またはｘ−ｚ面に位置されているが、ロールおよびヨー（ｘおよびｚ）に対して実質的に平行してない軸を中心にして宇宙船のバイアス運動量に関してペイロードのピッチ軸を回転することによって傾斜軌道によって誘導された指向方向エラーを補正する方法およびシステムを提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、線形化されたエラーを完全に補償する傾斜軌道補正方法およびシステムを提供することである。
【００１４】
本発明のさらに別の目的は、ロールジンバル、ヨージンバル、または２軸ジンバルを何れも必要としない傾斜軌道補正方法およびシステムを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を実行する際に、軌道の傾斜した状況で所望の指向方向プロフィールを維持するために軌道に乗った宇宙船のペイロードの方向を設定する方法を提供する。この方法は、軌道において所望の指向方向プロフィールを維持するためにペイロードのピッチ軸によって慣性空間において描かれる円錐を定めるステップを含んでいる。この方法はさらに、円錐に沿って位置する姿勢において宇宙船のバイアス運動量ベクトルの方向を設定するステップを含んでいる。バイアス運動量ベクトルが軌道垂線ベクトルおよび赤道垂線ベクトルによってスパンされる平面に位置しないように、姿勢の方向が設定される。ピッチ軸に垂直であるが、ロールおよびヨー軸の両方に平行していない単一の本体に固定された軸を中心にしてバイアス運動量ベクトルから離れてペイロードを回転させるステップは、所望の指向方向プロフィールを維持するために円錐に沿ってピッチ軸を整列するように実行される。
【００１６】
さらに本発明は、上記の目的を実行する際に、上記で説明された方法のステップを実行するシステムを提供する。
【００１７】
本発明の実施形態は、宇宙船のピッチ軸に対して垂直に配置された単一の回転自由度のアクチュエータを使用して傾斜軌道によって導かれる指向方向エラーを補正する利点を有する。地球の固定された点が衛星の経度日周弧を含む平面に配置されるならば、本発明は第１オーダの正確に補正を行う（すなわち、線形にされた情景における補正）利点を有する。
【００１８】
本発明の実施形態はさらに、それらが純粋なロール操縦、純粋なヨー操縦、または２自由度ロール／ヨー操縦を要求しないという利点を有する。傾斜指向方向エラー補正に関して従来の技術によって教示されたこれらの特別な場合は、自由度はロールまたはヨーの何れも中心にしていない単一の自由度角運動量ホイール（Brouquet氏の文献において教示されている）を除外している。Dahl氏の文献は、ピッチ・ヨーまたはピッチ・ロール平面にない１対の同一のホイールを使用して、そのようなシステムをどのようにして構成するかを教示している。 Broquet氏の文献に教示されているように他の単一の自由度システムと置換することによって、またはロールまたはヨーの何れにも沿わない軸を有するペイロードジンバルを使用することによって、本発明の実施形態を使用して傾斜軌道のエラーを補正できる多くの姿勢制御構成が可能である。
【００１９】
本発明のこれらの、およびその他の特徴、態様、および長所は、以下の説明、付随の請求の範囲、およびて添付の図面を参照してよりよく理解されるであろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】
ここで図１を参照すると、軌道が傾斜した状況で所望の指向方向プロフィールを維持するために軌道に乗った宇宙船のペイロードを配置する方法のフローチャートが示されている。ブロック10によって示されるように、この方法は、軌道において所望の指向方向プロフィールを維持するためにペイロードのピッチ軸によって慣性空間において描かれる円錐を定めるステップを含む。この円錐によって、宇宙船軌道、宇宙船ペイロード、およびセンサジオメトリ、および所望の指向目標の所定の知識を計算することができる。Westerlund氏の特許明細書において説明されているように、軌道情報は典型的に、ステーション維持動作を支援するために当然にとされる地上距離測定データから得られる。図３は、所望の宇宙船指向方向が赤外線地球センサによって示されるように、地球の中心に向けられている時の、図２に示された宇宙船14の傾斜軌道に対するこの円錐12の図である。これは Broquet氏の文献によって説明されている。この従来の技術は、地球表面に固定された点を指向する一層有益な技術よりも説明するのにより簡単であり、それと一致する多くの特徴を有するので、最初に説明される。
【００２１】
宇宙船14が、北アンチノード16または南アンチノード18のような軌道の垂線位置にある時、ピッチ軸は円錐12に沿って整列され、姿勢20に沿って配置される。宇宙船14が、下降ノード22または上昇ノード24のような、赤道の垂線位置に配置される時、ピッチ軸は姿勢26において円錐12に沿って整列される。したがってペイロードのピッチ軸は円錐12の周りに軌道周波数の２倍でトレースを描く。したがって、１日当たり１軌道の軌道周波数で地球28の軌道を回る宇宙船において、ピッチ軸は１日当たり２回転で円錐12の周りを掃引する。傾斜軌道の傾斜角度θにおいて、ピッチ軸の姿勢は角度２分のθで円錐12の中心の周りを素早く通る。
【００２２】
ここで参照文献とされるFowell氏の米国特許第 5,184,790号明細書は、非線形および線形式を地球の固定基準点を指向する正確なペイロード指向プロフィールに与える。Fowell氏の特許明細書において与えられた線形式から、角運動量の傾斜は、
ρ（ｚ＋ρ）θ／２Ｌ
と定められる。ここでθは静止軌道と傾斜軌道との間の傾斜角度であり、ρは軌道半径であり、ｚ＋ρは宇宙船と、宇宙船から地球の中心へのラインから突出している固定された基準点との間の距離であり、Ｌは宇宙船から固定された基準点への距離の平方であり、目標点が名目上の衛星黄経平面に位置するならば、ロール・ヨー補正は本体フレームにおいて等しい振幅を有する。さらにロール・ヨー補正は、本体フレームにおいて（−サイン、コサイン）関係を有する。これは、正確なペイロードピッチ姿勢が、角度半径の円錐ρ（ｚ＋ρ）θ／２Ｌで所定の慣性方向を中心に移動することを意味する。ピッチ軸の円錐運動速度は、本体フレームにおける軌道速度と同じ方向であるので、ピッチ軸の円錐運動速度は、慣性フレームにおける軌道速度の２倍である。
【００２３】
図１を再び参照すると、円錐12に沿って位置された姿勢において宇宙船のバイアス運動量ベクトルの方向を定めるステップは、ブロック30によって示されるように実行される。一般的に、姿勢は円錐12に沿う整列を有することができる。図３に示されているように、姿勢は都合よく、軌道垂線ベクトル20および赤道垂線ベクトル26によってスパンされる面に対してゼロ以外の角度を有することができる。したがって、本発明の実施形態は、ロール・ヨー平面において傾斜された１軸ジンバルで動作する。結果的に、本発明は、純粋なロールジンバル、またはロールおよびヨージンバルを有さない宇宙船に利用できる。
【００２４】
図４は、本発明の実施形態および従来の技術の方法における円錐に対するバイアス運動量ベクトルの位置を示している。地球の固定点が名目上の衛星黄経の平面にあり、その点に対する指向方向が静止軌道において維持される点と同じに維持される時、慣性空間におけるペイロードのピッチ軸のパスは、Westerlund氏の文献において説明されている赤道垂線ベクトルＥおよび姿勢Ｗによってスパンされる直角の円錐を（第１オーダで）説明する。姿勢Ｗは、赤道垂線ベクトルＥおよび軌道垂線ベクトルＮと同じ平面に配置される。Westerlund氏の姿勢Ｗと、軌道垂線ベクトルＮとの間のオフセットは、目標点の特定の場所に依存する。
【００２５】
Ｇによって示される姿勢は、Fowell氏の特許明細書において、地球の中心を指向するために教示されている。Ｆによって示される姿勢は、Fowell氏による名目上の衛星点を指向する姿勢である。姿勢Ｆは、姿勢Ｗと赤道垂線ベクトルＥとの中間にあることに注意すべきである。
【００２６】
目標点が名目上の衛星点である時、ＷとＥとの間の角度は、ＮとＥとの間の角度の約１．１７８倍である。目標点が地球の中心である時、ＷとＮは一致する。
【００２７】
種々の従来の技術の方法によって教示された運動量バイアスベクトルの方向は、以下のように要約される。Renner氏の文献は推論的に、姿勢Ｅまたは姿勢Ｎの何れかにおけるバイアス運動量ベクトルの配置を教示している。Brouquet氏の文献は、姿勢Ｅまたは姿勢Ｎの何れかにおけるバイアス運動量ベクトルの配置を明白に教示し、ＥおよびＮによってスパンされる図４における破線で描かれた円に沿う配置を推論的に教示している。Muhlfelder氏の特許明細書は、バイアス運動量ベクトルの方向が赤道垂線ベクトルＥに沿うことを教示している。Westerlund氏の特許明細書は、姿勢Ｗに沿う運動量バイアスベクトルの配置を教示している。 Agrawal氏の特許明細書は、Ｅ以外の姿勢において図４に示された実線の垂直ラインに沿う運動量ベクトルの配置を教示している。姿勢Ｎは、２軸補正のために推奨され、姿勢Ｗはヨー軸補正のみのために推奨される。Rahn氏の特許明細書は姿勢Ｅに沿う運動量ベクトルの位置を教示している。Fowell氏の特許明細書は、図４の実線の垂直ラインに沿う運動量ベクトルの位置を教示している。実線の垂直ラインに沿う位置は目標に依存する。ベクトルは、地球の中心の目標点に対する姿勢Ｇに沿って位置され、ベクトルは名目上の衛星目標点における姿勢Ｆに沿って配置される。
【００２８】
これらの従来の方法と比較して、本発明の実施形態は、図４に示される実線で示された円に沿う運動量バイアスベクトルの方向を位置させる。この実線で示されれた円は、赤道垂線ベクトルＥおよびWesterlund氏の姿勢Ｗによってスパンされる直角な円錐を示している。
【００２９】
図１を再び参照すると、ピッチ軸に垂直な単一の本体に固定された軸を中心にペイロードに回転させるステップは、ブロック40によって示されるように実行される。このステップは、円錐に沿ってピッチ軸を整列して、軌道において所望の指向方向プロフィールを維持するために実行される。このステップは、慣性空間において描かれる円錐に沿う姿勢で衛星角運動量を配置することによって、角運動量ベクトルと正確なペイロードピッチ軸との間における本体に固定された補正が、傾斜角度において線形である全ての指向方向エラーのためのピッチ軸に垂直な単一の本体と固定された軸を中心とした回転であるということを利用している。
【００３０】
本体におけるこの軸の方向は、円錐において選択される方向の関数である。１本の補正軸のみが宇宙船の本体において利用可能であるが、角運動量の方向が有効であるならば、角運動量の方向は特定のジンバル軸を使用するために発見できる。他方で、幾つかのジンバル軸が本体において利用可能であるならば、角運動量ベクトルの方向は運動量管理システムに最も良く適合する、および／または理想的でない運動量管理システムのために発生する最も容認可能な指向方向エラーを与えるように選択されることができる。例えば、ペイロードが２自由度ジンバルを有するか、または運動量蓄積装置が横断方向の運動量蓄積装置の２自由度ジンバルを有するならば、幾つかのジンバル軸を使用することができる。
【００３１】
軸を与えられた角運動量方向を発見するための一般的な方法は、以下の通りである。第１に、ペイロードがその点に対する正確な姿勢を有する軌道内の幾つかの点に配置される。その後、ペイロード軸が円錐を再び通るまで、ペイロードはジンバル軸を中心に回転される。この第２の方向は、角運動量ベクトルに対する適切な慣性姿勢である。ペイロードピッチ軸が円錐に対して接線方向に移動するならば、角運動量ベクトルの適切な姿勢は現在のペイロードピッチ軸の姿勢である。
【００３２】
図５は、本発明の実施形態にしたがう補正された傾斜軌道を有する宇宙船の８つのスナップショットを示している。衛星の北から観察されたこれらのスナップショットは、衛星の軌道における８つの均等に間隔を置かれた点において撮影されている。アンチノードに対する正確なピッチ軸の姿勢を示すWesterlund氏の姿勢は、Ｗによって示されている。上昇ノードおよび下降ノードにおける正確なペイロードピッチ軸である赤道の垂線姿勢は、Ｅによって示されている。それぞれＸおよびＺによって示されている宇宙船のロールおよびヨー軸は各点において示されている。
【００３３】
ジンバル軸は、各点において短い矢印で示されている。この例において、ジンバル軸は、ロール軸Ｘとヨー軸Ｚとの間の４５°のところに示されている。軌道内の各点における黒い点は、その点における適切なペイロードピッチ軸の姿勢を示している。角運動量ベクトルからのオフセットは、Ｙ軸とＺ軸との交差点に位置され、ピッチ軸の姿勢は各場合においてジンバル軸に垂直であることが認められる。さらに角運動量ベクトルの慣性方向は軌道において固定的に保持されていることも認められる。
【００３４】
図６は、本発明にしたがう傾斜軌道を補正するシステムのブロック図である。軌道および姿勢センサ48は、プロセッサ50に入力する宇宙船軌道および姿勢を定める。典型的な市販製品において、軌道情報は地上距離測定センサによって得られ、テレメータで宇宙船に伝えられ、一方で宇宙船の姿勢情報は、地球または太陽センサのような機上センサ、姿勢ダイナミックモデルを使用する機上評価から得られる。地上および宇宙船上の両方における多くの軌道および姿勢感知手段は当業者に知られている。
【００３５】
プロセッサ50は、ペイロードのピッチ軸によって慣性空間において描かれる円錐を定めて、傾斜軌道における所望の指向方向プロフィールを維持するために使用される。軌道垂線ベクトルおよび赤道垂線ベクトルによってスパンされる平面の外側を除いて、円錐に沿って位置された姿勢において宇宙船のバイアス運動量ベクトルの方向を維持するために、外部トルク装置52（スラスタおよび磁気トルク装置、等）が、プロセッサ50および運動量管理論理装置に応答する。姿勢は軌道垂線ベクトルおよび赤道垂線ベクトルによってスパンされる面に対してゼロ以外の角度を有することができる。運動量蓄積装置53は、外部トルク装置52によって生成される運動量を蓄積する。
【００３６】
単一の自由度アクチュエータ54は、ピッチ軸に対して垂直な本体に固定された軸に沿って方向付けられる。単一の自由度アクチュエータ54は、円錐に沿って整列するために運動量蓄積装置53に対してペイロード56を回転するプロセッサ50に応答する。したがって、所望のポイントプロフィールは傾斜軌道において維持される。
【００３７】
運動量源である装置52によって生成されるバイアス運動量ベクトルは、宇宙船のロール・ヨー平面において斜めにされる１軸ジンバルを使用して方向を設定されることができる。例えば、バイアス運動量ベクトルは、斜めにされたＶ型の運動量ホイールを使用して配置されることができる。
【００３８】
地球センサベースシステムにおいて、一度所望のバイアスモメンタムが設定されると、時間の変化する地球センサバイアス方式を使用して地球センサロールエラーによって制御されることができる。この方法を実行する際に、ヨー軸を中心とした純粋な回転であるので、ジンバル軸はヨー軸から３０°以上であることが好ましく、したがってジンバルの回転が結合してロールエラーを生成することはない。ビーコン感知システムに対して、ヨー軸に近すぎる場合に、同様のことが応用される。しかしながら、感知はそのシステムにおいて一層正確であるので、ジンバル軸はヨー軸から３０°未満であってもよい。ビーコンの位置が所望の指向方向位置であるならば、時間変化センサのオフセットは必要とされない。
【００３９】
このシステムを構成するために、当業者に知られている手段、または当業者に明白な手段によって多数のステップが実現されることが仮定される。特に、衛星の軌道を決定し、その展開を予測する手段は、所望の慣性姿勢に対して宇宙船バイアス運動量の方位を定める手段のように、Westerlund氏の特許明細書において説明されている。単一自由度のアクチュエータを使用する姿勢制御システムの設計および構造は、Dahl氏の文献、 Broquet氏の文献、 Broquet氏の特許明細書、およびRahn氏の特許明細書、並びにここで引用された文献において示されている。制御ループおよび運動量管理システムを設計する際に、動作の非線形式は、軌道外の基準の運動量バイアス姿勢を中心に再び線形にされ、その結果ジンバルが斜めになることを考慮すべきである。それを行うための技術は、当業者によく知られている。Rahn氏の特許明細書は第１のステップ（の特別な場合）であり、Dahl氏の文献はその後のステップの例である。同様に、指向方向運動力学はFowell氏の特許第 5,184,790号明細書に記載されており、例示的な式は、軌道離心率、同期期間からの軌道周期のずれ、軌道の展開、および地球フレームにおいて固定されていない指向方向プロフィールのようなその他の効果のために増加される可能性がある。
【００４０】
本発明の上記の実施形態は種々の変形拡張をすることができることに注意すべきである。適切な補正軸および運動量バイアスベクトルの位置を定めるために、非線形効果を考慮することができる。軌道展開の機上モデルは、オフセットプロフィールを更新し、自立性を増加するために機上運動量管理装置によって使用される目標の運動量バイアス方向を変更するために使用されることができる。瞬間慣性角運動量姿勢におけるエラーの機上評価は、センサオフセットプロフィールに要素化（ｆａｃｔｏｒ）される。センサオフセットプロフィールは、軌道離心率、熱変形、地球の扁球形、地球の半径変化、および外部トルクの影響のようなその他のエラーを補正することができる。太陽センサ、恒星センサ、磁力計のようなその他のセンサを使用することができる。さらに、固定点を追跡するのではく、軌道において最良のＲＦ特定プロフィールを生成するために、円錐を定めることができる。さらに、運動量源と本体との間、本体とペイロードとの間、またはそれらの組合せにおいてジンバルを配置することができる。さらにまた多数の自由度ジンバルは、１自由度を与えるために使用されることができる。この長所は、運動力学の曖昧さを無くすことができ、オフセットプロフィールの無い補正が可能になることである。
【００４１】
本発明は、当業者に明白な多くの別の実施形態、変形、および変更を含む種々の異なる実施形態において使用できることに注意すべきである。したがって、本発明は、本発明の技術的範囲内の別の実施形態、変形、および変更のような全てを包含することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にしたがう軌道傾斜補正方法の１実施形態のフローチャート。
【図２】宇宙船の傾斜軌道の説明図。
【図３】傾斜軌道において所望の指向方向プロフィールを維持するために、ペイロードのピッチ軸によって慣性空間において描かれる円錐を示す図。
【図４】本発明の実施形態および従来技術の方法において円錐に関するバイアス運動量ベクトルの配置を示す図。
【図５】本発明にしたがって傾斜軌道を補正する方法を使用する傾斜軌道を運動する宇宙船の８つのスナップショットの図。
【図６】傾斜軌道を補正するシステムのブロック図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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