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QSAT 姿姿姿姿姿姿姿姿姿 姿姿姿姿 姿姿姿姿 姿姿 姿 姿姿姿姿 姿姿姿姿姿 姿姿姿姿姿 姿姿姿姿姿姿 姿姿姿姿 ,,,, 姿姿姿姿姿姿姿姿姿姿姿姿姿姿姿 QSAT 姿姿姿姿姿姿姿 2009/5/9
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QSAT 姿勢センサユニット 開発状況

Jan 02, 2016

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QSAT 姿勢センサユニット 開発状況. 修士二年 宮﨑一樹 鶴田佳宏,加藤貴裕,永峰健太,上津原正彦,眞庭知成. オーロラ帯磁化プラズマ観測衛星 QSAT  研究成果報告会. 発表の流れ. 背景 これまでの開発状況 較正試験 3-1. 太陽センサ 3-2. 磁気センサ 3-3. ジャイロセンサ 今後の予定. 背景 (1/1). 姿勢センサユニットとは? 衛星がどの方向を向いているのか、検知するユニット. SA. 太陽センサ 入射角. SB. 磁気 センサ 地磁場. SB. ジャイロセンサ 角速度. SA. - PowerPoint PPT Presentation
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Page 1: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

QSAT 姿勢センサユニット開発状況

修士二年 宮 一樹﨑鶴田佳宏,加藤貴裕,永峰健太,上津原正彦,眞庭知成

オーロラ帯磁化プラズマ観測衛星 QSAT  研究成果報告会2009/5/9

Page 2: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

発表の流れ

1.背景2.これまでの開発状況3.較正試験

3-1. 太陽センサ3-2. 磁気センサ3-3. ジャイロセンサ

4.今後の予定2009/5/9 2

Page 3: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

背景 (1/1)

• 姿勢センサユニットとは?– 衛星がどの方向を向いているのか、検知するユニッ

2009/5/9 3

磁気センサ地磁場

太陽センサ入射角

ジャイロセンサ角速度

SA

SB

SA

SB

Page 4: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

これまでの開発状況 (1/2)

2009/5/9 4

Engineering Model 1〜 2008.10

Engineering Model 22008.11 〜

NEW

•  姿勢センサを一つのユニットに統一•  フラットケーブル型からスタックス

ルー型へ•  表面を黒色アルマイト加工

Page 5: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

これまでの開発状況 (2/2)

• 11 月 26 〜 28 日に菱計装 ( 株 ) 様にて納品検査及び初期機能確認試験を行った。

2009/5/9 5

初期機能確認試験

ユニット電源試験 ○

デバック通信試験 ○

センサ電源試験 ○

内蔵 ADC 試験

• SB の CN11 のサーミスタ交換• SA および SB の AN08,AN09 の出力値 のプログラムによる補正

外付け ADC 試験 ○

納品検査

部品検査 ○

寸法検査 ○

重量検査 ○

組立検査 ○

導通検査 ○

Page 6: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

これまでの開発状況 (2/2)

• 11 月 26 〜 28 日に菱計装 ( 株 ) 様にて納品検査及び初期機能確認試験を行った。

2009/5/9 6

初期機能確認試験

ユニット電源試験 ○

デバック通信試験 ○

センサ電源試験 ○

内蔵 ADC 試験

• SB の CN11 のサーミスタ交換• SA および SB の AN08,AN09 の出力値 のプログラムによる補正

外付け ADC 試験 ○

納品検査

部品検査 ○

寸法検査 ○

重量検査 ○

組立検査 ○

導通検査 ○

較正試験

磁気センサ地磁場

太陽センサ入射角

ジャイロセンサ角速度

宮﨑

眞庭

上津原

Page 7: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

較正試験 - 太陽センサ (1/6)

2009/5/9 7

支え台

土台

1

2

3

支え台 安定化電源

4

固定器具セット

固定器具セット

6

5

Quartet2

Glass Epoxy基板

7

9

8 10

11 11

12

13

14

15 15

16

17

19

20 17

21

水準器

18

• 較正試験計画仰角の垂直方向 = 太陽センサ Y 軸

仰角の垂直方向 = 太陽センサ X 軸

入射角 0° 方向( X=0°,Y=0°

地平面

Page 8: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

• 較正試験へ向けての準備• 研究室所有の 2 軸ジンバル改造• センサユニット固定器具作成

較正試験 - 太陽センサ (2/6)

2009/5/9 8

Page 9: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

• 較正試験の予備試験(光線観察試験)• レフランプが光源として使えるかを検証する• 較正試験に用いる光源を選定する

較正試験 - 太陽センサ (3/6)

09.1.23 9

光源ピンホール太陽センサ

受光部

X

Y

レフランプ

Page 10: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

• 較正試験の予備試験(光線観察試験)• レフランプが光源として使えるかを検証する• 較正試験に用いる光源を選定する

較正試験 - 太陽センサ (3/6)

09.1.23 10

光源ピンホール太陽センサ

受光部

X

Y

• 今後、較正試験の光源としてレフランプは使えない

レフランプぼやけた像

Page 11: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

• 較正試験の予備試験(光線観察試験)• 太陽が光源の場合

09.1.23 11

光源ピンホール太陽センサ

受光部

X

Y

較正試験 - 太陽センサ (4/6)

太陽

Page 12: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

• 較正試験の予備試験(光線観察試験)• 太陽が光源の場合

09.1.23 12

光源ピンホール太陽センサ

受光部

X

Y

較正試験 - 太陽センサ (4/6)

太陽

ハッキリした像

Page 13: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

• 較正試験の予備試験(光線観察試験)• 太陽が光源の場合

09.1.23 13

光源ピンホール太陽センサ

受光部

X

Y

較正試験 - 太陽センサ (4/6)

太陽

ハッキリした像

ぼやけた像

レフランプ

ハッキリした像

太陽

• 今後、較正試験の光源として太陽を使っていく

Page 14: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

較正試験 - 磁気センサ (1/2)

2009/5/9 14

• 北極星を基準点とし、簡易較正試験を行った

水平成分 (H) 32051nT

北成分 (X) 31834nT

東成分 (Y) -3723nT

鉛直成分 (Z) 35597nT

磁力 比

北極星 (X’) 6899nT 1.00

東成分 (Y’) -3723nT 0.54

(Z’) 47254nT 6.85

全磁力 (F) 47900nT

偏角 (D) 6.67度

伏角 (I) 48.0度

九州大学伊都キャンパス

東西HD

I Y

X23.4°

Z

座標変換

座標変換

F磁

Page 15: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

較正試験 - 磁気センサ (2/2)

• 試験結果• 理論値の比と試験結果の

比が同じ傾向を示している

2009/5/9 15

センサ X軸 センサ Y 軸 センサ Z軸 平均(AD値) 比

北極星 (X’) 67.5 54.0 75.0 65.7 1.00

東成分 (Y’) 23.0 32.0 27.0 27.3 0.40

(Z’) 381 356 378 372 5.62

測定結果 理論値 試験

北極星 (X’) 1.00 1.00

東成分 (Y’) 0.54 0.40

(Z’) 6.85 5.62

理論値と試験結果の比較

ある程度の妥当性が確認できた

Page 16: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

較正試験 - ジャイロセンサ (1/3)

• 較正試験の準備• ターンテーブルの自動

• 較正試験方法

2009/5/9 16

Page 17: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

較正試験 - ジャイロセンサ (3/3)

• 試験結果• バイアスのドリフト

2009/5/9 17

-6

-5

-4

-3

-2

-1

016.5 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20

Out

put (

Base

:16.

9℃) [

mV

]

Temperature [℃ ]

Temperature Drift of Gyro Output (Relative)

X_0deg/sec[mV]

Y_0deg/sec[mV]

Z_0deg/sec[mV]

• 3 軸の直交性

約 -0.5[mV/ ]℃=約 -0.025[(deg/

sec)/ ]℃

• 温度ドリフト or時間経過に

 よるドリフトの可能性がある• 今後、要検証

直交性の公称値に充分収まっている

Page 18: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

較正試験 - ジャイロセンサ (2/3)

• 試験結果• オフセット及びスケールファクタ

2009/5/9 18

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

RE_o

ut [d

eg/s

ec]

Gyro_out [mV]

X-Gyro Result (RE_out vs Gyro_out)

X

Y

Z

X_LS

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

RE_o

ut [d

eg/s

ec]

Gyro_out [mV]

Z-Gyro Result (RE_out vs Gyro_out)

X

Y

Z

Z_LS

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

RE_o

ut [d

eg/s

ec]

Gyro_out [mV]

Y-Gyro Result (RE_out vs Gyro_out)

X

Y

Z

Y_LS

線形近似結果

y = 0.053x - 139.8

y = 0.053x - 141.0

y = 0.053x - 140.2

供給電圧が一定ならば、十分な線形性を有している

Page 19: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

今後の予定 (1/1)

•入射角境界付近の較正•Y 軸、 Z 軸も同様•要求測定範囲を満たすような 機械的な設計変更

•SBも  同様

•各種 環境試験•ハウスキー ピングデータ フォーマット の作成

•北極星を用いた簡易較正•ヘルムホルツコイルを用いた 精細な較正

•低速回転域の較正•急激な温度変化環境下での 温度ドリフトの較正•供給電圧が 5V を下回った場合 の較正

2009/5/9 19

磁気センサ地磁場

太陽センサ入射角

ジャイロセンサ角速度

Page 20: QSAT  姿勢センサユニット 開発状況

ご清聴ありがとうございました

2009/5/9 20