JPH11211501A - Error compensator for earth sensor - Google Patents
Error compensator for earth sensorInfo
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- JPH11211501A JPH11211501A JP10016753A JP1675398A JPH11211501A JP H11211501 A JPH11211501 A JP H11211501A JP 10016753 A JP10016753 A JP 10016753A JP 1675398 A JP1675398 A JP 1675398A JP H11211501 A JPH11211501 A JP H11211501A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、人工衛星の地球
センサ誤差補正装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an earth sensor error correction device for an artificial satellite.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の地球センサ誤差補正装置は、図４
に示すように簡単な軌道計算を行う簡易軌道計算部１
と、その情報をもとに地球扁平の補正及びバイアス誤差
補正を計算する計算部２、その補正を地球センサ３の出
力に加える加算器４からなっている。2. Description of the Related Art A conventional earth sensor error correction device is shown in FIG.
Simple trajectory calculation unit 1 that performs simple trajectory calculation as shown in
And a calculator 2 for calculating the correction of the earth flatness and the bias error correction based on the information, and an adder 4 for adding the correction to the output of the earth sensor 3.
【０００３】次に動作について説明する。従来の装置で
は、制御用の計算機にそれほど大きな負荷をかけられな
いので、以下に示すような一般摂動法を利用した簡単な
軌道計算により軌道６要素の予測値を求めている。軌道
要素の関係を図５に示す。Next, the operation will be described. In a conventional apparatus, since a control computer cannot be applied with a large load, a predicted value of six orbit elements is obtained by a simple orbit calculation using a general perturbation method as described below. FIG. 5 shows the relationship between the orbital elements.
【０００４】[0004]
【数１】 (Equation 1)
【０００５】ここで、上記の式中の軌道レートは以下の
式によって計算される。[0005] Here, the orbit rate in the above equation is calculated by the following equation.
【０００６】[0006]
【数２】 (Equation 2)
【０００７】数１の計算により求められた緯度引数を使
用して以下に示す地球扁平補正計算および、地球センサ
の光学軸とアラインメント計測軸との誤差あるいは制御
軸（機体軸）とアラインメント計測軸との誤差の補正値
（定数）を地球センサの出力値に加えて補正する。補正
式を以下に示す。また、各々の軸の関係を図６に示す。[0007] Using the latitude argument obtained by the calculation of Equation 1, the earth flattening correction calculation described below, and the error between the optical axis of the earth sensor and the alignment measurement axis or the control axis (body axis) and the alignment measurement axis The error correction value (constant) is added to the output value of the earth sensor for correction. The correction formula is shown below. FIG. 6 shows the relationship between the respective axes.
【０００８】[0008]
【数３】 (Equation 3)
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上記のような簡単な軌
道計算では、衛星が低高度の場合、一般摂動法の計算結
果はかなり精度が悪いため補正の精度が上げられない。
さらにこの一般摂動法による軌道計算には精度の良い初
期値が必要である。その初期値は、一般に地上からのレ
ーダなどのトラッキングによって行っており、低高度衛
星においてはそれほど良い精度は得られない。また軌道
の変化を表す軌道パラメータは数日おきに修正してやる
必要がある（例えば、軌道長半径約６９００ｋｍ、軌道
傾斜角約３５゜、離心率約０．００３程度の衛星では、
昇交点赤経は１日約６ｄｅｇ、近日点引数は１日約９ｄ
ｅｇ変化する）。そのため、従来の地球センサ誤差補正
装置では、緯度引数を使用した地球扁平の補正とバイア
ス補正のみを行い、離心率による補正は実施していな
い。また、地球扁平の影響に付いても数１から数４まで
の補正のみなので誤差の補正が十分には出来なかった
（例えば、軌道長半径約６９００ｋｍ、軌道傾斜角約３
５゜、離心率約０．００３程度の衛星では、離心率によ
る地球センサの誤差は最大０．８ｄｅｇ程度に達する。
また、地球扁平の影響は最大０．３ｄｅｇ程度なので、
補正残差を１０％程度とすると０．０３ｄｅｇ程度残
る）。In the above simple orbit calculation, when the satellite is at a low altitude, the accuracy of the correction cannot be increased because the calculation result of the general perturbation method is considerably poor.
Furthermore, the orbit calculation by this general perturbation method requires an accurate initial value. The initial value is generally obtained by tracking from the ground using a radar or the like, and so low accuracy cannot be obtained for a low-altitude satellite. The orbital parameters representing the orbital changes need to be corrected every few days (for example, for a satellite with an orbital major radius of about 6900 km, an orbital inclination of about 35 °, and an eccentricity of about 0.003,
The ascending node RA is about 6 deg per day, and the perihelion argument is about 9 d per day.
eg). Therefore, in the conventional earth sensor error correction device, only the correction of the earth flatness and the bias correction using the latitude argument are performed, and the correction based on the eccentricity is not performed. In addition, even with respect to the influence of the earth flat, the correction of the error could not be sufficiently performed because the correction was only from Equation 1 to Equation 4 (for example, the orbit major radius is about 6900 km, the orbit inclination angle is about 3
For a satellite having an eccentricity of about 5 ° and an eccentricity of about 0.003, the error of the earth sensor due to the eccentricity reaches a maximum of about 0.8 deg.
Also, because the effect of the earth flat is about 0.3 deg at the maximum,
If the correction residual is about 10%, about 0.03 deg remains).
【００１０】この発明は上記のような問題を解決するた
めになされたものであり、地球センサの誤差補正の精度
を上げることを目的としている。The present invention has been made to solve the above-described problem, and has as its object to improve the accuracy of error correction of the earth sensor.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】第１の発明による地球セ
ンサ誤差補正装置は、ＧＰＳ受信機が出力する精度のよ
い位置情報により、地球中心との距離を精度良く計算
し、地球センサの離心率による誤差を補正するとともに
地球扁平により発生する誤差を精度良く補正する。An earth sensor error correcting apparatus according to a first aspect of the present invention accurately calculates a distance from the center of the earth based on accurate position information output from a GPS receiver, and calculates an eccentricity of the earth sensor. The error caused by the earth flattening is corrected with high accuracy.
【００１２】第２の発明による地球センサ誤差補正装置
は、ＧＰＳ受信機が出力する精度のよい位置・速度情報
を用いて、速度情報を積分して位置の補間計算を行い、
地球中心との距離を精度良く計算し、地球センサの離心
率による誤差を補正するとともに地球扁平により発生す
る誤差を精度良く補正する。The earth sensor error correction device according to a second aspect of the present invention performs an interpolation calculation of a position by integrating speed information by using accurate position / speed information output by a GPS receiver.
The distance to the center of the earth is accurately calculated, and the error caused by the eccentricity of the earth sensor is corrected, and the error generated by the flat earth is corrected accurately.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下この発明の実
施の形態１を図によって説明する。図１は、この発明の
実施の形態１を示すブロック図である。図１において、
５はＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳアンテナ、
６はＧＰＳアンテナ５が受信した信号を用いて位置・速
度を計算するＧＰＳ受信機、２はＧＰＳ受信機６が出力
する位置情報をもとに地心距離を計算する計算部、３は
地球センサ、７は計算部２より出力される地心距離にし
たがって地球センサ誤差補正値を計算する補償部、４は
補償部７が出力する補正値を地球センサ３の出力に加算
する加算器である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing Embodiment 1 of the present invention. In FIG.
5 is a GPS antenna for receiving signals from GPS satellites,
Reference numeral 6 denotes a GPS receiver that calculates a position and a speed using a signal received by the GPS antenna 5, 2 denotes a calculation unit that calculates a geocentric distance based on position information output by the GPS receiver 6, and 3 denotes an earth sensor. , 7 are compensators for calculating the earth sensor error correction value in accordance with the geocentric distance output from the calculator 2, and 4 is an adder for adding the correction value output from the compensator 7 to the output of the earth sensor 3.
【００１４】次に実施の形態１の動作について説明す
る。まず図１において、ＧＰＳアンテナ５はＧＰＳ衛星
からの信号を受信する。ＧＰＳ衛星は図３に示すような
配置になっており常時受信が可能である。ＧＰＳ受信機
６はＧＰＳアンテナ５が受信した信号をロックする際に
得られる疑似レンジ・疑似レンジレートと信号に含まれ
ている航法メッセージを解読して得られる航法情報を用
いて位置を計算する。計算部２はＧＰＳ受信機６が出力
する位置情報をもとに地心距離を計算する、補償部７は
計算部２より出力される地心距離に従って地球センサの
補正値を計算し、地球センサ３の出力に加算器４によっ
て加えられる。なお、図３はＧＰＳ衛星と地球の関係を
示す図であり、ＧＰＳ衛星は６個の軌道面（軌道高度約
２００００ｋｍ）に４個ずつ配置される。図では１軌道
面の４個のみを示している。Next, the operation of the first embodiment will be described. First, in FIG. 1, the GPS antenna 5 receives a signal from a GPS satellite. The GPS satellites are arranged as shown in FIG. 3 and can always receive signals. The GPS receiver 6 calculates a position using a pseudo range / pseudo range rate obtained when the signal received by the GPS antenna 5 is locked and navigation information obtained by decoding a navigation message included in the signal. The calculating unit 2 calculates the geocentric distance based on the position information output from the GPS receiver 6, and the compensating unit 7 calculates the correction value of the earth sensor according to the geocentric distance output from the calculating unit 2, 3 is added by the adder 4. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the GPS satellites and the earth. Four GPS satellites are arranged on each of six orbit planes (orbit altitude about 20,000 km). In the figure, only four tracks on one track surface are shown.
【００１５】次に、動作の詳細について説明する。ＧＰ
Ｓ受信機が出力する精度のよい位置情報（これを（ｘ
GPS 、ｙGPS 、ｚGPS ）とする）を得ることができる。
この位置情報をもとに以下に示す計算で地心距離を求め
ることができる。Next, the operation will be described in detail. GP
S receiver outputs accurate position information (this is (x
GPS , yGPS , zGPS )).
Based on this position information, the geocentric distance can be obtained by the following calculation.
【００１６】[0016]
【数４】 (Equation 4)
【００１７】この地心距離より、以下の式によって真近
点離角を求めることができる。From this ground-center distance, the near-point separation can be obtained by the following equation.
【００１８】[0018]
【数５】 (Equation 5)
【００１９】この真近点離角を用いて、地球扁平の補正
式を作ることによって、数１による緯度引数の予想値を
用いるよりも精度良く地球扁平の誤差を補正できると伴
に、離心率によって地球センサに生じる誤差をも精度良
く除去することができる。補正式は以下のようになり、
この値を地球センサの出力に加えることにより補正す
る。By using this near-point departure angle to form an earth flattening correction formula, it is possible to correct the earth flattening error more accurately than using the expected value of the latitude argument by Equation 1, and to increase the eccentricity. As a result, an error occurring in the earth sensor can be accurately removed. The correction formula is as follows,
Correction is made by adding this value to the output of the earth sensor.
【００２０】[0020]
【数６】 (Equation 6)
【００２１】この発明による地球センサ誤差補正装置
は、ＧＰＳ受信機を用いることによって、ＳＡ（Ｓｅｌ
ｅｃｔｉｖｅ Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ：選択利用性
（国防上の故意の精度劣化））が加えられた状態でも精
度３００ｍ（３σ）で位置を知ることができる。離心率
の誤差を考慮すると、軌道長半径約６９００ｋｍの衛星
で約０．００００５程度に換算できる。従って、離心率
に起因する誤差の大部分を補正できることになる。The earth sensor error correction device according to the present invention uses a GPS receiver to provide an SA (Sel)
The position can be known with an accuracy of 300 m (3σ) even when active availability (selective usability (deliberately deteriorating accuracy on national defense)) is added. Taking into account the eccentricity error, it can be converted to about 0.00005 for a satellite with an orbital major radius of about 6900 km. Therefore, most of the errors caused by the eccentricity can be corrected.
【００２２】実施の形態２．図２は、この発明の実施の
形態２を示す図である。図２において、５はＧＰＳ衛星
からの信号を受信するＧＰＳアンテナ、６はＧＰＳアン
テナ５が受信した信号を用いて位置・速度を計算するＧ
ＰＳ受信機、８はＧＰＳ受信機６が出力する位置・速度
情報のうち速度情報を用いて位置情報を補間計算する補
間部、２は補間部８が出力する位置情報をもとに地心距
離を計算する計算部、３は地球センサ、７は計算部２よ
り出力される地心距離にしたがって地球センサ誤差補正
値を計算する補償部、４は補償部７が出力する補正値を
地球センサ３の出力に加算する加算器である。Embodiment 2 FIG. FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 5 denotes a GPS antenna for receiving a signal from a GPS satellite, and reference numeral 6 denotes a G for calculating a position / velocity using a signal received by the GPS antenna 5.
The PS receiver 8 is an interpolator for interpolating and calculating position information using the speed information among the position / velocity information output from the GPS receiver 6, and the geocentric distance 2 is based on the position information output from the interpolator 8. , A compensation unit 3 for calculating an earth sensor error correction value according to the geocentric distance output from the calculation unit 2, and a compensation unit 4 for outputting the correction value output from the compensation unit 7 to the earth sensor 3. Is an adder that adds to the output of.
【００２３】次に動作について説明する。まず図２にお
いて、ＧＰＳアンテナ５とＧＰＳ受信機６の動作は図１
と同様で、まずＧＰＳアンテナ５はＧＰＳ衛星からの信
号を受信する。さらにＧＰＳ受信機６は５のＧＰＳアン
テナが受信した信号をロックする際に得られる疑似レン
ジ・疑似レンジレートと信号に含まれている航法メッセ
ージを解読して得られる航法情報を用いて位置・速度を
計算する。補間部８はＧＰＳ受信機６が出力する位置・
速度情報のうち速度情報を積分して位置を補間し、ＧＰ
Ｓ受信機６の出力周期の間の位置情報を計算する。計算
部２は補間部８が出力する位置情報をもとに地心距離を
計算する、補償部７は計算部２より出力される地心距離
に従って地球センサの補正値を計算し、地球センサ３の
出力に加算器４によって加えられる。Next, the operation will be described. First, referring to FIG.
Similarly, the GPS antenna 5 first receives a signal from a GPS satellite. Further, the GPS receiver 6 uses the pseudo-range / pseudo-range rate obtained when the signals received by the five GPS antennas are locked and the navigation information obtained by decoding the navigation message included in the signal, and the position / velocity. Is calculated. The interpolation unit 8 calculates the position output by the GPS receiver 6.
Interpolate the position by integrating the speed information of the speed information,
The position information during the output cycle of the S receiver 6 is calculated. The calculation unit 2 calculates the geocentric distance based on the position information output by the interpolation unit 8, the compensation unit 7 calculates the correction value of the earth sensor according to the geocentric distance output from the calculation unit 2, Is added by the adder 4.
【００２４】補間部８の動作は、ＧＰＳ受信機６が位置
情報とともに出力する速度情報をもとに以下に示す計算
によって、位置情報を補間してさらに精度のよい位置計
算を行うことができる。The operation of the interpolating unit 8 can perform more accurate position calculation by interpolating the position information by the following calculation based on the speed information output from the GPS receiver 6 together with the position information.
【００２５】[0025]
【数７】 (Equation 7)
【００２６】一般にＧＰＳ受信機は位置・速度情報を概
ね６秒〜１０秒おきに出力するので、精度よく位置を知
ることが出来るのは６秒〜１０秒に一回である。従っ
て、補間部で位置情報とともに得られる速度情報からこ
の６秒〜１０秒の位置を計算し、常時高精度で補正を行
うことができる。In general, a GPS receiver outputs position and speed information approximately every 6 to 10 seconds, so that the position can be known accurately once every 6 to 10 seconds. Therefore, the position for 6 to 10 seconds can be calculated from the speed information obtained together with the position information by the interpolation section, and the correction can be always performed with high accuracy.
【００２７】[0027]
【発明の効果】第１の発明によればＧＰＳを用いること
によって高精度で自己の位置を知ることが出来るので精
度の高い地心距離を計算することによって地球センサの
補正値の計算を精度よく行うことができ、従来実施して
いない離心率による誤差の増加分をも補正することがで
きる。According to the first aspect of the present invention, the self-position can be known with high accuracy by using the GPS, so that the calculation of the correction value of the earth sensor can be performed with high accuracy by calculating the highly accurate geocentric distance. It is possible to correct the increase in the error due to the eccentricity, which has not been conventionally performed.
【００２８】また、第２の発明によれば、補間計算を行
うことによってＧＰＳからの位置情報が得られない時間
帯の補正をも可能にすることができる。According to the second aspect of the present invention, it is possible to correct a time zone in which positional information from the GPS cannot be obtained by performing the interpolation calculation.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】 この発明による地球センサ誤差補正装置の実
施の形態１を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing Embodiment 1 of an earth sensor error correction device according to the present invention.
【図２】 この発明による地球センサ誤差補正装置の実
施の形態２を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing Embodiment 2 of the earth sensor error correction device according to the present invention.
【図３】 ＧＰＳ衛星と地球の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a GPS satellite and the earth.
【図４】 従来の地球センサ誤差補正装置を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a conventional earth sensor error correction device.
【図５】 衛星と地球の関係及び数１及び数７までで使
用する記号の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a satellite and the earth and a relationship between symbols used in equations (1) and (7).
【図６】 衛星の機体座標系及び地球センサのアライン
メント計測軸及び地球センサの光学軸の関係を示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a body coordinate system of a satellite, an alignment measurement axis of the earth sensor, and an optical axis of the earth sensor.
１ 簡易軌道計算部、２ 計算部、３ 地球センサ、４
加算機、５ ＧＰＳアンテナ、６ ＧＰＳ受信機、７
補償部、８ 補間部。1 Simple orbit calculator, 2 calculator, 3 earth sensor, 4
Adder, 5 GPS antenna, 6 GPS receiver, 7
Compensation unit, 8 interpolation unit.
Claims (2)
アンテナと、上記ＧＰＳアンテナが受信した信号を解読
してリアルタイムで自己の位置・速度情報を出力するＧ
ＰＳ受信機と、上記ＧＰＳ受信機が出力する位置情報よ
り、地球中心との距離を計算する計算部と、上記計算部
が出力する距離により地球センサの出力する姿勢角を補
正する補償部を有することを特徴とする地球センサ誤差
補正装置。1. A GPS for receiving a signal from a GPS satellite
An antenna and a G that decodes a signal received by the GPS antenna and outputs its own position / speed information in real time.
It has a PS receiver, a calculator for calculating the distance to the center of the earth from the position information output by the GPS receiver, and a compensator for correcting the attitude angle output by the earth sensor based on the distance output by the calculator. An earth sensor error correction device characterized by the above-mentioned.
アンテナと、上記ＧＰＳアンテナが受信した信号を解読
してリアルタイムで自己の位置・速度情報を出力するＧ
ＰＳ受信機と、上記ＧＰＳ受信機が出力する位置・速度
情報から速度を積分し位置の補間計算を行う補間部と、
上記補間部により得られた位置の補間値より、地球中心
との距離を計算する計算部と、上記計算部が出力する距
離により地球センサの出力する姿勢角を補正する補償部
を有することを特徴とする地球センサ誤差補正装置。2. GPS for receiving signals from GPS satellites
An antenna and a G that decodes a signal received by the GPS antenna and outputs its own position / speed information in real time.
A PS receiver, and an interpolation unit that integrates speed from the position / speed information output by the GPS receiver and performs position interpolation calculation,
It has a calculator for calculating a distance from the center of the earth based on an interpolated value of the position obtained by the interpolator, and a compensator for correcting an attitude angle output by the earth sensor based on the distance output by the calculator. Earth sensor error correction device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10016753A JPH11211501A (en) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | Error compensator for earth sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10016753A JPH11211501A (en) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | Error compensator for earth sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11211501A true JPH11211501A (en) | 1999-08-06 |
Family
ID=11925019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10016753A Pending JPH11211501A (en) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | Error compensator for earth sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11211501A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011005985A (en) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Mitsubishi Electric Corp | Orbit determination device and method for determining orbit |
-
1998
- 1998-01-29 JP JP10016753A patent/JPH11211501A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011005985A (en) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Mitsubishi Electric Corp | Orbit determination device and method for determining orbit |
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