Abstract
This paper deals with position-attitude coupling motion during spacecraft relative operation, and suggests dual quaternion-based kinematics for the problem. The position-attitude coupling motion can occur when the target point is located at an arbitrary point on the satellite body, not the center of mass. This is especially apparent in close proximity operation case. The dual quaternion-based kinematics directly reflects the angular velocity state, so that the coupling motion in which the change of attitude affects the position can be concisely defined. In this study, a new dual quaternion-based kinematics is presented along with a conventional approach to solve the coupling problem. Numerical simulations show that the position error for the target point is generated by the coupling motion, and verify that the dual quaternion-based kinematics can solve this problem.
본 논문에서는 인공위성의 근접운용에서 발생할 수 있는 위치-자세 결합운동을 정의하고, 이를 듀얼 쿼터니언 기반의 운동방정식을 통해 접근한다. 인공위성의 위치-자세 결합운동은 두 위성의 상대운동에서 목표 지점이 무게 중심이 아닌 위성체 위의 임의의 점에 위치할 때 발생하며, 특히 근거리 운용에서 명확히 보여진다. 듀얼 쿼터니언 기반의 운동방정식은 각속도 상태를 직접 반영하여, 자세의 변화가 위치에 영향을 미치는 위치-자세 결합운동을 간결하게 정의할 수 있다. 여기에서는 위치-자세 결합운동의 해결을 위해 기존의 접근방법과 함께 듀얼 쿼터니언 기반의 운동방정식을 새롭게 제시한다. 수치 시뮬레이션에서는 두 위성의 상대운동에서 위치-자세 결합운동으로 목표 지점에 대한 위치 오차가 발생함을 보이고, 듀얼 쿼터니언 기반의 운동방정식이 이를 해결할 수 있음을 검증한다.
