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航太工程概論

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Presentation Transcript

  1. 航太工程概論 Satellite Control I 衛星控制 I 成功大學 航空太空工程系 何慶雄 2009. 12. 31

  2. 個人介紹: 何慶雄Ching-Shun Ho 學歷 --- 美國 U. of Texas Austin 航太博士 博士研究--- Precision Orbit Determination of GPS Satellites 研究領域 --- 1) Precise Relative Positioning due to Earthquakes 2) Aviation Safety Analysis from Black box

  3. 衛星控制 1)衛星控制總論 2)坐標系統介紹 3)衛星軌道控制 4)衛星姿態控制 5)結語

  4. 衛星控制總論 Halley‘s Comet 哈雷彗星 ( First Celestial Body with Orbit Information )

  5. “牛頓時鐘– 二十年前的推導”

  6. “牛頓– 神奇的一年”

  7. “牛頓– 關鍵時刻”

  8. Orbital ElementsonOrbital Plane

  9. Halley Comet 哈雷彗星 Last Time Passed Perihelion 1986-2-9 Orbit Information e = 0.9673, a = 17.9564 A.U. Period: T = 2p/n = 27792.5 Days Next Time Passed Perihelion 2062-3-13

  10. 太空時代的來臨 -第一顆人造衛星 Sputnik 1 (USSR) 1957/10/8 發射 重量 84kg 繞行時間 21天

  11. 福爾摩沙衛星一號 福衛一號為科學實驗衛星 重量:402公斤 (含酬載及燃料) 形狀尺寸:六角柱形,高2.1公尺、寬1.1公尺 (太陽能電池板伸展時長7.2公尺) 軌道:高度600公里,與赤道成35度傾斜角之圓形地球軌道 繞行地球一周時間:約96.7分鐘 任務壽命:二年 發射日期:1999年1月27日 任務結束:2004年6月18日

  12. 衛星軌道 地球同步軌道 太陽同步軌道 低軌道 極軌道

  13. Kepler orbit – from Wikipedia

  14. Kepler orbit – from Wikipedia

  15. 哈雷彗星軌道 – 3D

  16. Text Searching over WEB • Six Orbit Elements(軌道六元素) • Source for TLE Format ( see CelesTrak Current NORAD TLE.pdf )

  17. Text Searching over WEB “FormosaUnit No. : TLE Orbits”

  18. Check the Constellation of GPS Sats. “FormosaTLE Orbits: 4/5Data”

  19. 3D Newtonian State: Pos & Vel State Vector & Orbit Elements ( seehttp://www.geocities.com/SiliconValley/2902/orbit.htm)

  20. “牛頓時鐘– 善變的月亮”

  21. “牛頓時鐘– 古代的精確”

  22. “牛頓時鐘 – 心情惡劣的第谷”

  23. “牛頓時鐘 – 頭痛的牛頓”

  24. 衛星控制 1)衛星控制總論 2)坐標系統介紹 3)衛星軌道控制 4)衛星姿態控制 5)結語

  25. Hour Angle Computation Problem # 6 of Test #1 Given the positions of 12 constellations in the following figure. Assume Pisces constellation (雙魚座) is located at right ascension = 0 hours with all of constellations have declination = 0 degree. Which constellation will be close to your zenith (頭頂) on May 3: 8pm? Why? (10%)

  26. 0 Hour@ 雙魚座 (Pisces)

  27. 星座與春分

  28. Hour Angle Computation My Own Formula for Zenith Constellation Zenith: Autumn-21 at Pisces Constellation May-3: 7 Months (= 14 hours) + 12 Days (= 48 min) 12PM UTC: 20 PM Taiwan (= - 4 hours) from Midnight Result Total Hour Angle: 10 hours 48 min (right ascension) Zenith Constellation:Leo Constellation (獅子座)

  29. 11 Hour—Leo Constellation

  30. 10 Hour@ 獅子座 (Leo) Regulus

  31. 黃道– 以太陽為中心 現在地球的位置﹖

  32. 十二月星空—星座與行星 台北市立天文館12月的星空

  33. Satellite Coordinate System:

  34. 黃道 or 赤道 1) 根據受力的大小 ex: Mars vs Formosa Satellites 2) 根據任務的需要 ex: Inertial vs Rotational Frame 3) 根據使用者的方便 ex: Norzomi Satellite vs GPS users

  35. Satellite Coordinate System: How many systems in the Operation?

  36. Satellite Coordinate System: Earth-Centered Inertial (ECI)

  37. Orbital Elements

  38. 春分: Vernal Equinox

  39. “祖冲之 – 歲差計算”

  40. Satellite Coordinate System: An ECICoordinate System: J2000

  41. Ground Track Variation Example: CBERS-1 (PVI-10.pdf)

  42. Ground Track Variation Variation in Height

  43. Ground Track Variation Variation in Eccentricity

  44. Satellite Coordinate System: Earth-Centered Earth-Fixed (ECEF)

  45. Satellite Coordinate System

  46. Satellite Attitude Coordinate System Earth Pointing: Z-Direction

  47. 結束了 • 謝謝聆聽!