Autonomy satellite attitude determination using GPS / Determinação autônoma de atitude de satélites utilizando GPS

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2006

RESUMO

O objetivo da pesquisa é o desenvolvimento de um procedimento de determinação de atitude em três eixos para satélites em órbitas terrestres e baixas (LEO), baseado no Sistema de Posicionamento Global (GPS), e considerando os aspectos operacionais necessários. As principais contribuições do trabalho são a incorporação do conceito de integridade a todo o procedimento e a integração dos passos e modos de operacionais usualmente segmentados na literatura. A redução de volume, massa, potência e custo do sistema de navegação e o aumento da autonomia do satélite são potenciais vantagens do uso de GPS que podem ser de interesse, especialmente no projeto de micro-satélites com fracos requisitos de apontamento. O algoritmo melhora a precisão da estimativa local de atitude obtida pelo GPS através da sua fusão com a atitude propagada pelos giros. O algoritmo de fusão é especialmente projetado para detectar falhas simples no GPS ou nos giros. As medidas do GPS e dos giros são modeladas como sendo corrompidas por ruídos Gaussianos coloridos, cujos efeitos são mitigados por um modelo de compensação dinâmica estocástico. O vetor de estados, que inclui o quatérnion de atitude e parâmetros do modelo de erros, é estimado pelo filtro estendido de Kalman e propagado entre instantes de amostragem do GPS pelas saídas dos giros após a compensação de suas derivas. O algoritmo é testado por simulação numérica e com dados reais de GPS tomados em solo. Os cenários das simulações incluem casos de órbitas polares e de baixa inclinação e três diferentes modos de falha: ausência de sinal da constelação GPS; interferência no sinal de um único satélite GPS; e deriva do giro maior que o nível especificado. Os resultados mostram que o algoritmo é capaz de detectar as falhas simuladas com diferentes níveis de intensidade, sendo adequado para aplicações espaciais.

ASSUNTO(S)

determinação de atitude integrity space and technology engineering global positioning system (gps) gyroscope kalman filters filtors de kalman sistema de posicionamento global (gps) giroscópio integridade engenharia e tecnologia espacial attitude determination

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