دوره 12، شماره 1 - ( مجله کنترل، جلد 12، شماره 1، بهار 1397 )                   جلد 12 شماره 1,1397 صفحات 25-37 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Rahdan A, Bolandi H, Abedi M. Design of On Board Calibration Algorithms of Satellite Magnetometer based on Two Stage Centered Solution and Kalman Filter Methods. JoC. 2018; 12 (1) :25-37
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-503-fa.html
راهدان علی، بلندی حسین، عابدی مصطفی. طراحی الگوریتم کالیبراسیون روی برد حسگر مغناطیسی ماهواره با استفاده از روش های پاسخ متمرکز و فیلتر کالمن دو مرحله ای. مجله کنترل. 1397; 12 (1) :25-37

URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-503-fa.html


1- دانشگاه علم و صنعت ایران
2- دانشگاه شهید بهشتی
چکیده:   (9178 مشاهده)

حسگر مغناطیسی یکی از حسگرهای مهم مورد استفاده در سیستم تعیین وکنترل وضعیت ماهواره است. با توجه به بروز خطاهای مختلف در هنگام جدا شدن ماهواره از ماهواره­بر و همچنین هنگام چرخش ماهواره در مدار، لازم است پارامترهای این حسگر به شکل روی برد دوباره اصلاح گردد. برای این منظور در این مقاله راهکارهایی برای استخراج پارامترهای حسگر ارائه شده است که در آنها نیاز به دانستن وضعیت لحظه­ای ماهواره نمی­باشد. در این راستا ابتدا یک مدل از حسگر مغناطیسی ارائه شده که بر خلاف مدل­های مرسوم شامل اثر غیرخطی، اثر هیسترزیس، اثر کوانتیزه­کردن داده­ها، اثر نفوذپذیری و خطای نصب است. در ادامه به منظور کالیبراسیون روی برد حسگر،  ساختارهای سری دو مرحله­ای خارج از خط و برخط پیشنهاد شده است. در حالت خارج از خط، از ترکیب دو الگوریتم پاسخ متمرکز و لونبرگ مارکارد استفاده شده است و در حالت برخط دو الگوریتم مبتنی بر فیلتر کالمن توسعه یافته و خنثی پیشنهاد گردیده است. با استفاده از راهکارهای معرفی شده می­توان انواع خطاهای حسگر شامل بایاس، ضریب مقیاس و خطای نصب را بطور همزمان تعیین نمود و دقت کالیبراسیون را در قیاس با کارهای مشابه بهبود بخشید. نتایج شبیه­سازی روی یک ماهواره نزدیک به زمین نشان می­دهد که این دو روش پارامترهای حسگر را با دقت قابل قبول استخراج می­کنند. بر این اساس، رویکرد مبتنی بر پاسخ متمرکز  هر چند دارای زمان محاسبات و همگرایی کوتاه­تر در قیاس با روش­های برخط دارا می­باشد اما دارای دقت کمتر می­باشد.

متن کامل [PDF 1022 kb]   (902 دریافت)    
نوع مطالعه: كاربردي | موضوع مقاله: تخصصي
دریافت: 1396/4/26 | پذیرش: 1396/9/9 | انتشار: 1397/1/21

فهرست منابع
1. Jin J, Baoyin HX, Li JF, "Attitude scheme for satellite with defective inertia characteristic", Aircr Eng Aerosp Technol, pp. 422–31, 2013. [DOI:10.1108/AEAT-05-2012-0067]
2. Ran DC, Sheng T, Cao L, Chen XQ, Zhao Y, "Attitude control system design and on-orbit performance analysis of nano-satellite", Chin J Aeronaut, pp. 593–601, 2013.
3. Han K, Wang H, Tu BJ, Jin ZH, "Pico-satellite autonomous navigation with magnetometer and sun sensor data", Chin J Aeronaut, pp. 46–54, 2011.
4. ح. بلندی، ب. قربانی واقعی، م. اسماعیل زاده، دینامیک و کنترل وضعیت ماهواره، انتشارات دانشگاه علم و صنعت، 1392 .
5. D. Gebre-Egziabher, G. Elkaim, J. Powell, B. Parkinson, "Calibration of strapdown magnetometers in magnetic field domain", J. Aerospace Eng, 19 (2), pp. 87–102, 2006. [DOI:10.1061/(ASCE)0893-1321(2006)19:2(87)]
6. T. Pylvanainen, "Automatic and adaptive calibration of 3D field sensors", Applied Mathematical Modelling 32, pp. 575–587, 2007. [DOI:10.1016/j.apm.2007.02.004]
7. H. Pang, D. Chen, M. Pan, S. Luo, Q. Zang, J. Li, C. Wan, J. Wang, F. Luo and W. Wang, "Calibration of three-axis magnetometer with differential evolution algorithm," Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol 346, pp. 5-10, 2013. [DOI:10.1016/j.jmmm.2013.06.051]
8. H. Pang, D. Chen, M. Pan, S. Luo, Q. Zang, J. Li and F. Luo," A New Calibration Method of Three Axis Magnetometer with Nonlinearity Suppression,"IEEE TRANSACTION ON MAGNET, vol. 49, no. 9, 2013.
9. S.A.H Tabatabaei, A. Gluhak and R. Tafazoli,"A Fast Calibration Method for Triaxial Magnetometers," IEEE Transaction on Instrument and Measurement, vol. 62, no. 11, pp. 2929-2937, 2013. [DOI:10.1109/TIM.2013.2263913]
10. Yang, D., You, Z., Li, B., Duan, W., & Yuan, B., "Complete Tri-Axis Magnetometer Calibration with a Gyro Auxiliary", Sensors, 17(6), 2017. [DOI:10.3390/s17061223]
11. Jung H, Psiaki ML, "Tests of magnetometer/sun-sensor orbit determination using flight data", J Guide, Control Dyn, pp. 582–90, 2002.
12. Takahashi F, Shimizu H, Matsushima M, Shibuya H, Matsuoka S, Nakazawa S, et al, "In-orbit calibration of the lunar magnetometer onboard SELENE (KAGUYA)", Earth Planets Space, pp. 1269–74, 2009. [DOI:10.1186/BF03352979]
13. Li W, Wang JL, "Magnetic sensors for navigation applications: an overview", J Navig, pp.263–75, 2014. [DOI:10.1017/S0373463313000544]
14. F.L. Markley, J.L. Crassidis, "Fundamental of spacecraft Attitude Determination and Control", Springer, 2014. [DOI:10.1007/978-1-4939-0802-8]
15. Alonso R, Shuster MD, "Attitude-independent magnetometer-bias determination: a survey", J Astronaut Sci, pp. 453–75, 2002.
16. Alonso R, Shuster MD, "TWOSTEP: a fast robust algorithm for attitude-independent magnetometer-bias determination", J Astronaut Sci, pp. 433–51, 2002.
17. Alonso R, Shuster MD, "Complete linear attitude-Independent magnetometer calibration", J Astronaut Sci, pp. 477–90,2002.
18. Crassidis JL, Lai KL, Harman RR, "Real-time attitude-independent three-axis magnetometer calibration", J Guid Control Dyn pp. 115–20, 2005. [DOI:10.2514/1.6278]
19. Soken HE, Hajiyev C, "UKF based in-flight calibration of magnetometers and rate gyros for pico satellite attitude determination", Asian J Control, pp. 707–15, 2012. [DOI:10.1002/asjc.368]
20. Soken HE, Hajiyev C, "UKF-based reconfigurable attitude parameters estimation and magnetometer calibration", IEEE Trans Aerosp Electron Syst, pp. 2614–27, 2012. [DOI:10.1109/TAES.2012.6237612]
21. Juang JC, Tsai YF, Tsai CT, "Design and verification of a magnetometer-based orbit determination and sensor calibration algorithm", Aerosp Sci Technol, pp. 47–54, 2012. [DOI:10.1016/j.ast.2011.05.003]
22. Z. Zhen, X. Jianping, J. Jin, "On-orbit real time magnetometer bias determination for micro-satellite without attitude information", Chinese Journal of Aeronautics, pp. 1503-1509, 2015.
23. F. Landis Markley, John L. Crassidis, "Fundamental of spacecraft attitude determination and control", Springer, 2014.
24. Abdelrahman, M., Chang, I., & Park, S. Y.,"Magnetic torque attitude control of a satellite using the state-dependent Riccati equation technique", International Journal of Non-Linear Mechanics, 46(5), pp. 758-771, 2011. [DOI:10.1016/j.ijnonlinmec.2011.02.009]
25. E. Thébault., C.C. Finlay, C.D. Beggan, P. Alken, J. Aubert, O. Barrois, F. Bertrand, T. Bondar, A. Boness, L. Brocco, E. Canet, "International geomagnetic reference field: the 12th generation. Earth", Planets and Space, vol. 67, no. 1, pp.1-19, 2015

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


کلیه حقوق این وب سایت متعلق به مجله کنترل می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2020 All Rights Reserved | Journal of Control

Designed & Developed by : Yektaweb