Determinação de atitude de satélites artificiais estabilizados por rotação com o uso do GPS

Abstract

Resumo: O principal objetivo deste trabalho consiste em um procedimento para a completa determinação da atitude de satélites estabilizados por rotação com o uso do GPS. O procedimento considera dois casos: o problema restrito onde apenas o vetor de atitude é relevante e o problema geral, no qual, o ângulo de fase em torno do eixo de rotação também é levado em conta. As observações iniciais são dadas pela fase da onda portadora. O vetor de atitude, os ângulos de fase e a taxa de rotação são estimados através do filtro estendido de Kalman. Apresenta-se os resultados de simulações digitais, assim como, os resultados de um experimento realizado no solo, através da determinação da atitude de uma barra gírante na qual foram instaladas duas antenas conectadas a receptores independentes. A solução do problema da ambigüidade tira vantagem do movimento da linha de base entre as antenas. Uma aplicação real em satélites está prevista no programa espacial brasileiro.

Abstract: The main task of this work consist in a complete GPS-based attitude determination procedure for spin stabilized satellites. The process is made for two cases: the strict sense problem, where the attitude vector only is relevant and the wide problem, where phase angle around the spin axis is also required. Starting with interferometric observations of GPS carrier phase, the attitude vector, phase angle and spin rate are estimated by extended Kalman filter. Numerical results from digital simulation are presented, as well as some real data from an experiment on the ground. The attitude of a spining bar with two offset antennas linked to independent receivers was determined from the double diference phase observable. The solution of the integer ambiguity problem takes advantage of antenna baseline motion. Real satellite aplication is also envisaged under the scope of the Brazilian space program.