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Attitude Profile

最短の四元数回転を計算する

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  • Attitude Profile (Nadir Pointing) block

ライブラリ:
Aerospace Blockset / Spacecraft / Spacecraft Dynamics

説明

Attitude Profile ブロックは、プライマリ位置合わせベクトルをプライマリ制約ベクトルに合わせる最短の四元数回転を計算します。四元数はスカラー優先規則を使用して定義されます。Aerospace Blockset™ は、スカラー優先規則を使用して定義された四元数を使用します。

主な制約を次のいずれかのポインティング モードで指定します。

  • Point at nadir

  • Point at celestial body

  • Point at LatLonAlt

またはカスタム制約ベクトルを介して。次に、ブロックは、プライマリ アライメントを壊すことなく、セカンダリ アライメント ベクトルと制約ベクトルを可能な限りアライメントします。

ライブラリには、次の一般的な姿勢制御モード用に事前構成された Attitude Profile ブロックの 3 つのバージョンが含まれています。

  • 天底を指す — Point at nadir

  • 地理的なポインティング — Point at LatLonAlt

  • 太陽追跡 — 太陽を天体ターゲットとする Point at celestial body

Attitude Profile ブロックが使用する座標系の詳細については、アルゴリズム を参照してください。

例

Hohmann Transfer with the Spacecraft Dynamics Block

Hohmann Transfer with the Spacecraft Dynamics Block

Model a Hohmann transfer of a spacecraft between two circular coplanar orbits.

衛星シナリオによる宇宙機姿勢プロファイルの解析

衛星シナリオによる宇宙機姿勢プロファイルの解析

Simulink® で軌道と姿勢の状態を伝播し、衛星シナリオで計算された軌道と姿勢プロファイルを可視化します。

端子

入力

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時刻 tutc における宇宙機の位置状態ベクトル。

データ型: double

時刻 tutc における宇宙機の速度状態ベクトル。3 要素ベクトルとして指定されます。

依存関係

このポートを有効にするには、Constraint coordinate frame (CCF) を LVLH に設定します。

データ型: double

tutc における宇宙機の姿勢。ボディ座標系からポート座標フレームまでの四元数として表され、4 要素ベクトルとして指定されます。

データ型: double

ユリウス日としてスカラーで指定された現在の日付または時刻。

依存関係

このポートを有効にするには、次のいずれかを実行します。

  • Pointing modeをPoint at celestial bodyまたはPoint at LatLonAltに設定する

  • Allow pointing mode change during runチェックボックスを選択します。

データ型: double

地上の関心地点の測地緯度と経度 (度)。サイズ 2 の 1 次元配列として指定されます。このポートは、Pointing mode が Point at LatLongAlt の場合に高度とともに使用されます。この場所は主な制約として使用されます。

依存関係

このポートを有効にするには、次のいずれかを実行します。

  • Pointing mode を LatLonAlt に設定します。

  • Allow pointing mode change during runチェックボックスを選択します。

データ型: double

地上の関心地点の高度。スカラーとして指定されます。このポートは、Pointing mode が Point at LatLongAlt の場合に測地緯度と経度とともに使用されます。この場所は主な制約として使用されます。

依存関係

このポートを有効にするには、次のいずれかを実行します。

  • Pointing mode を LatLonAlt に設定します。

  • Allow pointing mode change during runチェックボックスを選択します。

データ型: double

プライマリ アライメント ベクトル (ボディ座標系内)。3 要素ベクトルとして指定されます。

依存関係

このポートを有効にするには、Primary alignment (body-frame) を Port に設定します。

データ型: double

二次アライメント ベクトル (ボディ座標系内)。3 要素ベクトルとして指定されます。

依存関係

このポートを有効にするには、Secondary alignment (Body-frame) を Port に設定します。

データ型: double

制約座標フレーム内の 3 要素ベクトルとして指定された主な制約ベクトル。

依存関係

この端子を有効にするには、次のように設定します。

  • Pointing mode から Custom へ。

  • Primary constraint (CCF) から Port へ。

データ型: double

3 要素ベクトルとして指定される二次制約ベクトル。

依存関係

このポートを有効にするには、Secondary constraint (CCF) を Port に設定します。

データ型: double

出力

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宇宙機の現在の方向から目的の方向（ボディ座標系内）に回転するためのクォータニオン回転。4 要素のベクトルとして返されます。

依存関係

このポートを有効にするには、Output rotation from current to updated attitude チェックボックスをオンにします。

データ型: double

クォータニオン回転後の Port Coordinate Frame に対する宇宙機の姿勢を更新し、4 要素のベクトルとして返します。

依存関係

このポートを有効にするには、Output attitude チェックボックスをオンにします。

データ型: double

パラメーター

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回転を出力するには、このチェックボックスをオンにします。それ以外の場合は、このチェックボックスをオフにします。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: outputError
型: 文字ベクトル
値: 'on' | 'off'
既定値: 'on'

更新された宇宙機の姿勢をボディ座標系から Port coordinate frame へのクォータニオン回転として出力するには、このチェックボックスをオンにします。それ以外の場合は、このチェックボックスをオフにします。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: outputFinalAttitude
型: 文字ベクトル
値: 'on' | 'off'
既定値: 'off'

位置、速度、姿勢 (q) ポートの座標フレーム。座標系の詳細については、アルゴリズムを参照してください。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: portFrame
型: 文字ベクトル
値: 'ICRF' | 'Fixed-frame'
既定値: 'ICRF'

プライマリ ベクトル位置合わせポインティング モード。Point at nadir、Point at celestial body、Point at LatLonAlt、または Custom として指定されます。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: pointingMode
型: 文字ベクトル
値: 'Point at nadir' | 'Point at celestial body' | 'Point at LatLonAlt' | 'Custom'
既定値: 'Point at nadir'

実行中にポインティング モードを変更できるようにするには、このチェック ボックスをオンにします。それ以外の場合は、このチェックボックスをオフにします。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: tunablePointing
型: 文字ベクトル
値: 'on' | 'off'
既定値: 'on'

プライマリ アライメント ベクトルを合わせる天体。

依存関係

このパラメータを有効にするには、Pointing mode を Point at celestial body に設定します。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: celestialTarget
型: 文字ベクトル
値: 'Sun' | 'Mercury' | 'Venus' | 'Moon' | 'Mars' | 'Jupiter' | 'Saturn' | 'Uranus' | 'Neptune' | 'Pluto' | 'Solar' | 'Solar system barycenter' | 'Earth-Moon barycenter'
既定値: 'Sun'

プライマリアライメントベクターソース。Port または Dialog として指定されます。

  • Port — A1 b ポートを介してポート アライメント配列を指定します。

  • Dialog — 付属のテキスト ボックスにポート アライメント 3 要素ベクトルを指定します (デフォルト値は [0 0 1])。

依存関係

テキスト ボックスでポート アライメント配列を指定するには、このパラメーターを Dialog に設定します。

プログラムでの使用

ブロックパラメータ: primaryAlignmentSrc | primaryAlignmentSrc が 'Dialog' の場合、primaryAlignment を使用してプライマリアライメントベクトルを設定します
型: 文字ベクトル
値: 'Port' | 'Dialog' | プライマリ アライメント ベクトル、指定された 3 要素ベクトル
既定値: 'Dialog'

セカンダリアライメントベクターソース。Port または Dialog として指定されます。

  • Port — A2 b ポートを介してポート アライメント配列を指定します。

  • Dialog — 付属のテキスト ボックスにポート アライメント 3 要素ベクトルを指定します (デフォルト値は [1 0 0])。

依存関係

テキスト ボックスでポート アライメント配列を指定するには、このパラメーターを Dialog に設定します。

プログラムでの使用

ブロックパラメータ: secondaryAlignmentSrc | secondaryAlignmentSrc が 'Dialog' の場合、secondaryAlignment を使用して二次アライメントベクトルを設定します
型: 文字ベクトル
値: 'Port' | 'Dialog' | 二次アライメント ベクトル。3 要素ベクトルとして指定されます。
既定値: 'Dialog'

制約ベクトルが提供される座標フレーム。ICRF、Fixed-frame、LVLH、NED、または Body-fixed として指定されます。座標系の詳細については、アルゴリズムを参照してください。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: constraintFrame
型: 文字ベクトル
値: 'ICRF' | 'Fixed-frame' | 'LVLH' | 'NED' | 'Body-fixed'
既定値: 'ICRF'

主な制約ベクトル ソース。Port または Dialog として指定されます。

  • Port — C1 b ポートを介してプライマリ制約配列を指定します。

  • Dialog — 付属のテキスト ボックスにポート制約の 3 要素ベクトルを指定します (デフォルト値は [1 0 0])。

依存関係

  • テキスト ボックスでポート アライメント配列を指定するには、このパラメーターを Dialog に設定します。

  • このパラメータは、Constraint coordinate frame (CCF) が Custom に設定されている場合に影響を受けます。

プログラムでの使用

ブロックパラメータ: primaryConstraintSrc | primaryConstraintSrc が 'Dialog' の場合、primaryConstraint を使用してプライマリ制約ベクトルを設定します
型: 文字ベクトル
値: 'Port' | 'Dialog' | 主制約ベクトル。3 要素ベクトルとして指定されます。
既定値: 'Dialog'

二次制約ベクトル ソース。Port または Dialog として指定されます。

  • Port — C1 b ポートを介して二次制約配列を指定します。

  • Dialog — 付属のテキスト ボックスにポート制約の 3 要素ベクトルを指定します (デフォルト値は [0 1 0])。

プライマリ位置合わせベクトルがプライマリ拘束ベクトルと位置合わせされた後、回転を完全に定義するために、ブロックはセカンダリ位置合わせベクトルを回転ベクトルと位置合わせしようとします。回転ベクトルは二次制約ベクトルである必要があります。

プライマリ制約はカスタム ポインティング モードでのみ有効になりますが、セカンダリ制約は常に有効になります。

依存関係

テキスト ボックスでポート アライメント配列を指定するには、このパラメーターを Dialog に設定します。

プログラムでの使用

ブロックパラメータ: secondaryConstraintSrc | secondaryConstraintSrc が 'Dialog' の場合、secondaryConstraint を使用して二次制約ベクトルを設定します
型: 文字ベクトル
値: 'Port' | 'Dialog' | 二次制約ベクトル、3要素ベクトルとして指定
既定値: 'Dialog'

アルゴリズム

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Attitude Profile ブロックは、地球中心および車両中心の座標系を使用します。

バージョン履歴

R2020b で導入

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参考

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トピック