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Angular rate and attitude estimation for satellites using vector observation only = 관측 벡터만을 이용한 인공 위성의 자세 및 각속도 추정 연구
서명 / 저자 Angular rate and attitude estimation for satellites using vector observation only = 관측 벡터만을 이용한 인공 위성의 자세 및 각속도 추정 연구 / Yerzhan Temirbolatov.
저자명 Temirbolatov, Yerzhan
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2011].
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초록정보

During last decades gyros have been used for attitude determination of communication satellites. However, gyros have certain disadvantages such as short lifetime and tendency to fail. Accordingly, the issue of changing gyros as a means of orientation is become important. It should be noted, that current topic can be apply for general satellite when gyro failed as well for satellite with gyro-less design a priori. Traditionally, vector observation is used for attitude estimation; however, in this paper vector observation is applied for angular rates determination too. In this case, a necessity of using gyro stands no longer. As the basis of Vector Observation one would take any vectors: Sun vector, Earth`s vector, Earth`s magnetic field vector. In this work applicable and reconstructed algorithm is proposed for purpose of satellite angular rate and attitude estimation without gyro sensor. For the later one in real life we need set of observation vectors and reference vectors set as a requirement. Next step is taking the well-known QUEST algorithm for determination of spacecraft orientation. And for angular rate estimation here is shown the point of using more than two of vectors` sequences. From the unit-vector measurement model observation vectors are taken at successive time intervals and used in spacecraft kinematics equations. Finally, angular velocity is determined from measurements through a weighted least-square approach. There are advantages such as independence of attitude information and freedom from the bias of gyro in this method.

지난 수십년간 각속도 센서(Gyroscope Sensor)는 통신위성의 자세결정에 활용되었다. 하지만, 각속도 센서는 수명이나 고장 확률이 높은 단점을 지니므로, 각속도 센서의 대체 안에 대한 연구가 중요한 이슈로 부각되었으며 현재 각속도 센서가 고장 났을 때를 대비한 자이로리스(각속도센서가없는환경) 위성 추정 알고리즘이 상용 위성의 대체 안으로 적용되고 있다. 본 연구에서는 각속도 센서가 존재하지 않을 시의 위성의 자세 및 각속도 추정을 위한 적용 가능한 알고리즘이 고찰되고 재구성되었다. 각속도 추정을 위해서는 순차적으로 2개 이상의 관측 벡터 ?(set)이 필요하다. 각속도 추정은 센서를 통하여 매 주기 측정되는 단위 벡터와 위성의 회전 운동방정식을 통하여 산출이 가능하다. 결정적인 접근법(Deterministic)의 각속도 추정은 가중치를 이용한 최소자승법(least-square)으로 산출이 가능하다. 위와 같은 기법은 이전 혹은 현재의 자세각 정보 없이 각속도를 산출할 수 있으며, 각속도 센서의 바이어스와 같은 오차 요소로부터 영향을 받지 않는 장점을 지닌다. 본 논문에서는 각속도 추정과 더불어, QUEST 알고리즘을 통한 위성 자세 결정 역시 분석하였다. 관측 벡터를 이용한 자세 결정에서의 방향 벡터와 자세/각속도 추정의 연관성 및 필요한 알고리즘이 본 논문에서 고찰되었다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MAE 11023
형태사항 vii, 51 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 지도교수의 영문표기 : Hyo-Choong Bang
지도교수의 한글표기 : 방효충
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 항공우주공학전공,
서지주기 References : p. 49-51
주제 gyro-less
vector observation
angular rate
orientation
star tracker
관측 벡터
각속도/자세 결정
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