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Una Estrategia de Determinación de Actitud Solo con Magnetómetro para Pequeños Satélites: Diseño del Algoritmo y Pruebas en Bucle de Hardware

Autores: Carletta, Stefano; Teofilatto, Paolo; Farissi, M. Salim

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

Una Estrategia de Determinación de Actitud Solo con Magnetómetro para Pequeños Satélites: Diseño del Algoritmo y Pruebas en Bucle de Hardware


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Determinación de actitud
Pequeños satélites
Nanosatélites
Sensores
Algoritmos
Recursos computacionales

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 14

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La determinación de la actitud representa una tarea fundamental para las naves espaciales. Lograr esta tarea en satélites pequeños, y en nanosatélites en particular, es aún más desafiante, porque la limitada potencia y los recursos computacionales disponibles a bordo, junto con el bajo presupuesto de desarrollo, imponen estrictas restricciones en la selección de los sensores y la complejidad de los algoritmos. La determinación de la actitud se obtiene aquí a partir de las únicas mediciones de un magnetómetro de tres ejes y un modelo del campo geomagnético, almacenado en la computadora a bordo. Primero, se estiman y procesan las tasas angulares utilizando un filtro Butterworth de paso bajo de segundo orden, luego se utilizan como entrada, junto con los datos del campo geomagnético, para estimar la matriz de actitud utilizando un TRIAD asimétrico. La eficiencia computacional se mejora organizando las operaciones matriciales complejas en una forma del algoritmo de Faddeev, que se implementa utilizando arquitectura de matriz sistólica en el núcleo FPGA de una computadora a bordo de CubeSat. El rendimiento y la robustez del algoritmo se evalúan mediante análisis numéricos en MATLAB Simulink, mostrando una precisión de apuntamiento y tasa angular por debajo de 10 grados y 0.2 grados/s. El algoritmo implementado en FPGA se verifica mediante simulación Hardware-in-the-loop, confirmando los resultados de los análisis numéricos y la eficiencia.

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