%0 Thesis
%@documentstage not transferred
%@holdercode {isadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S}
%@nexthigherunit 8JMKD3MGPCW/3F2UALS
%@usergroup administrator
%@usergroup jefferson
%@usergroup administrator
%3 publicacao.pdf
%J Autonomous orbit navigator development, using GPS, applied to autonomous orbit control.
%@secondarytype TDI
%@dissemination NTRSNASA; BNDEPOSITOLEGAL.
%X O aparecimento de sistemas globais de posicionamento modernos motivou o estudo e desenvolvimento de sistemas precisos e confiáveis de determinação autônoma de órbita (navegadores) de satélites artificiais. Estes sistemas mantêm, de forma totalmente independente de intervenções humanas, um conhecimento preciso do estado orbital do satélite, através do processamento autônomo das informações geradas a bordo, por um receptor do sistema de posicionamento utilizado. Uma das principais motivações que levaram à pesquisa e desenvolvimento de navegadores autônomos, foi a possibilidade de manter disponível, em tempo real, informações sobre a posição e velocidade do satélite, requeridas, por exemplo, no caso de missões de observação da Terra, para a interpretação e análise das imagens geradas. O surgimento de navegadores autônomos, por gerarem a bordo estimativas orbitais atualizadas e precisas, viabilizou a pesquisa e desenvolvimento de procedimentos de controle autônomo de órbita, permitindo que o processo de execução de manobras orbitais seja feito de forma independente de intervenções humanas de solo. Enquanto o controle de atitude de satélites atingiu um nível bastante alto de autonomia, devido ao fato de que as medidas de atitude são, originariamente, geradas a bordo do veículo espacial, o controle de órbita é, ainda hoje, quase que totalmente planejado e executado a partir de ações comandadas de solo. O trabalho proposto consiste do estudo, desenvolvimento, simulação e análise de um navegador simplificado acoplado a um sistema de controle autônomo de órbita, aplicado aos satélites da série China-Brazil Earth Resources Satellites (CBERS). Em uma primeira etapa é desenvolvido e analisado um procedimento de determinação autônoma de órbita. O objetivo deste procedimento é refinar a solução geométrica grosseira fornecida por receptores do sistema Global Positioning System (GPS) através da utilização direta desta solução como entrada (observação) para um processo de estimação de estado em tempo real via filtragem de Kalman. O vetor de estado orbital será estendido de modo a incorporar o erro sistemático que é imposto à solução geométrica do GPS pela mudança do conjunto de satélites do sistema de posicionamento visíveis ao receptor. Em uma segunda etapa, as saídas refinadas deste processo são então utilizadas na implementação de um sistema de controle autônomo do desvio de fase no Equador da órbita do satélite (parâmetro que apresenta a maior frequência de manobras corretivas em satélites com órbita heliosíncrona em fase com a rotação da Terra, como é o caso dos satélites da série CBERS). O desempenho do controle autônomo proposto será analisado comparativamente com resultados disponíveis no Inpe, obtidos por sistemas de controle autônomo de órbita que utilizam diretamente a solução geométrica grosseira de navegação do GPS. ABSTRACT: The appearance of modern global positioning systems motivated the study and development of precise and robust systems for autonomous orbit determination of artificial satellites. These systems maintain, independently from human intervention from the ground, a precise knowledge of the satellite orbital state, through the processing of the information, autonomously generated on-board, by a receiver of the positioning system used. One of the major motivations for the research and development of autonomous navigators, is the availability of real time information about the position and velocity of the satellite, required, for instance, in earth observation missions, for interpretation and analysis of the generated images. The appearance of global positioning systems and the consequent development of autonomous navigators, by making available onboard space vehicles, updated orbit estimations, with good accuracy level, made feasible the research and development of orbit autonomous control procedures. It allowed the orbital maneuvers execution process to be performed in a way totally independent from ground human intervention. Whereas the satellite attitude control reached a high level of autonomy, due to the fact that the attitude measurements are, in general, naturally generated on-board the spacecraft, the orbit control is still now almost totally planned and executed from ground commanded actions. The proposed work consists of the study, development, simulation and analysis of a simplified navigator coupled to an autonomous orbit control system, applied to the China-Brazil Earth Resources Satellites (CBERS). At first, an autonomous orbit determination procedure is developed and analyzed. Its objective is to improve the coarse geometric solution provided by Global Positioning System (GPS) receivers. This will be done by directly using this solution as input (observation) for a real time Kalman filtering process. The orbital state vector will be extended in order to include the systematic error imposed to the GPS geometric solution due to changes in the set of satellites which are visible to the receiver. The improved outputs of this process will then be used in the implementation of an autonomous control system for the Longitude Phase Drift of the spacecraft orbit (parameter which presents the higher frequency of corrective maneuvers application for heliosynchronous orbits in phase with the earth?s rotation, as is the case for the CBERS serie satellites. Finally, the performance of the proposed autonomous control procedure will be analyzed and comparated with the other results achieved by autonomous control systems previously studied at Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), that directly use the coarse GPS navigation solution.
%@secondarydate 20011214
%T Desenvolvimento de um navegador autônomo, usando GPS, aplicado ao controle autônomo de órbita
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%K navegação autônoma, determinação de órbita, controle automático de vôo, orientação de satélite, órbitas heliosíncronas, sistema de posicionamento global, navegação espacial, órbita baixa terrestre, autonomous navigation, orbit determination, automatic fligh control, solar orbits, satellite guidance, space navigation, low earth orbits, CBERS, global positioning system.
%P 162
%8 2001-12-14
%@group CMC-SPG-INPE-MCT-BR
%C São José dos Campos
%@copyholder SID/SCD
%@secondarykey INPE-8982-TDI/813
%E Rios Neto, Atair (presidente),
%E Orlando, Valcir (orientador),
%E Kuga, Hélio Koiti (orientador),
%E Prado, Antonio Fernando Bertachini de Almeida,
%E Ferreira, Luiz Danilo Damasceno,
%@project CMC-SPG-INPE-MCT-BR
%2 sid.inpe.br/jeferson/2004/09.01.11.28.13
%4 sid.inpe.br/jeferson/2004/09.01.11.28
%9 Dissertação (Mestrado em Mecânica Espacial e Controle)
%D 2001
%A Galski, Roberto Luiz,
%@area ETES