Investigación sobre la distribución de estrellas guía para la determinación de actitud subarcosegundo para microsatélites que reutilizan cámaras científicas
Autores: Lin, Qin; Qiu, Peng; Zhang, Sibo; Wang, Chao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación sobre la distribución de estrellas guía para la determinación de actitud subarcosegundo para microsatélites que reutilizan cámaras científicas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Cámaras científicas
Determinación de actitud
Microsatélites
Lentes ópticas
Patrones de estrellas
Estrellas guía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Las cámaras científicas a bordo se reutilizan en la determinación de actitud para cumplir con los requisitos de precisión de determinación de actitud subarcsegundo de los microsatélites. Este enfoque no requiere una carga útil adicional para los microsatélites. Implica reutilizar lentes ópticas de alta calidad de la cámara científica y utilizar las áreas periféricas de alta calidad de imagen de su detector de forma cuadrada. Se colocan detectores separados dentro de estas áreas como detectores de determinación de actitud para obtener patrones estelares para la determinación de actitud en bucle cerrado, logrando así una determinación de actitud de alta precisión para los microsatélites. Los patrones estelares obtenidos mediante este método pueden plantear problemas específicos debido a las posiciones relativas de las estrellas. A través de un análisis del modelo teórico que examina la relación entre la precisión de la determinación de actitud y los principales factores influyentes, se indica que la distribución de estrellas guía es uno de los principales factores complejos que determinan la precisión de la determinación de actitud. Se realizó un análisis de simulación adicional sobre el impacto específico de dos características de distribución de estrellas guía, a saber, la cobertura de estrellas guía en las áreas de determinación de actitud y la proporción del campo de visión promedio ocupado por los triángulos de estrellas guía respecto al campo de visión total de las áreas de determinación de actitud, en la precisión de la determinación de actitud. Este estudio concluye que cuando el error de medición de las estrellas guía es mayor que el requisito de precisión de determinación de actitud para su configuración de área, se deben configurar cuatro áreas de determinación de actitud. Se debe priorizar la configuración de cuatro áreas de determinación de actitud cuando el error de medición es igual o menor que el requisito de precisión de determinación de actitud, seguido por la opción de configurar tres áreas de determinación de actitud o dos áreas de determinación de actitud simétricas. Al seleccionar estrellas guía para el reconocimiento de patrones estelares, las estrellas guía deben cubrir las áreas de determinación de actitud tanto como sea posible, y se deben elegir estrellas guía con una proporción más alta del campo de visión promedio ocupado por los triángulos de estrellas guía respecto al campo de visión total. Finalmente, se realizó una validación experimental utilizando patrones estelares de campos estelares densos y campos estelares dispersos. Los resultados de la investigación proporcionan una referencia importante para la optimización de la configuración de áreas de determinación de actitud, la construcción de catálogos de estrellas de navegación y la investigación de algoritmos de reconocimiento de patrones estelares para microsatélites equipados con cámaras científicas.
Descripción
Las cámaras científicas a bordo se reutilizan en la determinación de actitud para cumplir con los requisitos de precisión de determinación de actitud subarcsegundo de los microsatélites. Este enfoque no requiere una carga útil adicional para los microsatélites. Implica reutilizar lentes ópticas de alta calidad de la cámara científica y utilizar las áreas periféricas de alta calidad de imagen de su detector de forma cuadrada. Se colocan detectores separados dentro de estas áreas como detectores de determinación de actitud para obtener patrones estelares para la determinación de actitud en bucle cerrado, logrando así una determinación de actitud de alta precisión para los microsatélites. Los patrones estelares obtenidos mediante este método pueden plantear problemas específicos debido a las posiciones relativas de las estrellas. A través de un análisis del modelo teórico que examina la relación entre la precisión de la determinación de actitud y los principales factores influyentes, se indica que la distribución de estrellas guía es uno de los principales factores complejos que determinan la precisión de la determinación de actitud. Se realizó un análisis de simulación adicional sobre el impacto específico de dos características de distribución de estrellas guía, a saber, la cobertura de estrellas guía en las áreas de determinación de actitud y la proporción del campo de visión promedio ocupado por los triángulos de estrellas guía respecto al campo de visión total de las áreas de determinación de actitud, en la precisión de la determinación de actitud. Este estudio concluye que cuando el error de medición de las estrellas guía es mayor que el requisito de precisión de determinación de actitud para su configuración de área, se deben configurar cuatro áreas de determinación de actitud. Se debe priorizar la configuración de cuatro áreas de determinación de actitud cuando el error de medición es igual o menor que el requisito de precisión de determinación de actitud, seguido por la opción de configurar tres áreas de determinación de actitud o dos áreas de determinación de actitud simétricas. Al seleccionar estrellas guía para el reconocimiento de patrones estelares, las estrellas guía deben cubrir las áreas de determinación de actitud tanto como sea posible, y se deben elegir estrellas guía con una proporción más alta del campo de visión promedio ocupado por los triángulos de estrellas guía respecto al campo de visión total. Finalmente, se realizó una validación experimental utilizando patrones estelares de campos estelares densos y campos estelares dispersos. Los resultados de la investigación proporcionan una referencia importante para la optimización de la configuración de áreas de determinación de actitud, la construcción de catálogos de estrellas de navegación y la investigación de algoritmos de reconocimiento de patrones estelares para microsatélites equipados con cámaras científicas.