تخمین وضعیت تجربی با استفاده از داده های بلادرنگ کالیبره شده مغناطیس سنج

مغناطیس سنج یکی ازسنسورهای اصلی در زیرسیستم تعیین و کنترل وضعیت (ADCS) ماهواره های مدار پایین زمین (LEO) است و با توجه به قابلیت استفاده در تمام زمان های یک تناوب مداری در اکثر مودهای عملکردی مانند چرخش زدایی، نشانه روی زمین و انتقال مداری مورد استفاده قرار می گیرد. لذا دقت داده های مغناطیس سنج و کالیبراسیون آن دارای اهمیتی اساسی در موفقیت ماموریت است. در این مقاله با توجه به اهمیت استفاده از رویکردهای بلادرنگ (Real-time) در کاربردهای عملی، کالیبراسیون مغناطیس سنج با استفاده از فیلتر کالمن توسعه یافته (EKF) مد نظر قرار گرفته است. در ادامه، جهت بررسی نقش کالیبراسیون مغناطیس سنج در نتایج تخمین وضعیت، داده های کالیبره شده در ساختار یک فیلتر کالمن توسعه یافته مبتنی بر کواترنیون ضربی (MQEKF) مورد استفاده قرار می گیرند. در انتها از یک بستر سخت افزار در حلقه (HIL) که مجهز به یک سیم پیچ هلمهولتز و یک میز سه درجه آزادی است بهره گرفته می شود تا عملکرد مجموعه الگوریتم های توسعه داده شده بصورت تجربی مورد ارزیابی قرار گیرد. در فرایند کالیبراسیون مقادیر پارامترهای مغناطیس سنج تخمین زده شده و در فیلتر تخمین وضعیت بکار گرفته می شوند. نتایج نشان می دهند که خطای وضعیت بتدریج کم شده و دقت نهایی افزایش می یابد.

Keywords:

attitude estimation , Calibration , Real-time , Magnetometer , Hardware in the loop