Attitude Determination of Rotating Spacecraft by Magnetic Sensors
Shoji Yoshikawa and Takehiro Nishiyama
Advanced Technology R&D Center, Mitsubishi Electric Corporation, Hyogo, Japan
Abstract
We propose a new attitude determination algorithm for a spacecraft in low earth orbits using magnetic sensors and rate sensors,
which is applicable to a rotating spacecraft and does not require additional attitude sensors such as sun sensors. First, an attitude
determination algorithm using only magnetic sensors is introduced presuming that the attitude change during the measurement period
is very small. Then the algorithm is extended to combine magnetic sensors with rate sensors, where both the three-axis attitude and
rate sensor biases are estimated. The estimation error is statistically analyzed. Numerical examples are given to validate the proposed
algorithm and its accuracy evaluation.
回転する衛星の磁気センサを用いた姿勢決定
吉河章二 西山岳宏 （三菱電機(株)先端技術総合研究所）
概要
磁気センサでは，衛星座標系から見た地磁気場の磁力線方向を計測するため瞬時には磁力線まわりの姿勢がわからない．
そこで，三軸姿勢を決定するためには，他の姿勢センサの情報を併用するか，軌道運動を利用して慣性空間から見た磁力
線方向が変化するのを待って再計測を行うといったことが必要である．本稿では，まず，衛星の回転運動が十分に小さい
場合について，磁気センサ出力のみで衛星の三軸姿勢を決定する方法を述べる．次に，衛星の回転運動が大きい場合に，
磁気センサ出力とレートセンサ出力を組み合わせることで衛星の回転運動の影響を相殺し，他の姿勢センサの情報を併用
することなく，また軌道運動を利用する場合に比べて短い計測時間で，衛星の三軸姿勢と角速度とを決定する方法を述べ
る．最後に，典型的な数値例で，このような方法で姿勢を決定する時の精度の評価を行う．