Estimação de Atitude e Velocidade Angular em Nanossatélites Utilizando um Observador de Luenberger para Sistemas Não Lineares
Nanossatélites, Determinação de Atitude, Observador de Estados não Linear, Filtro de Kalman.
Os avanços tecnológicos das últimas décadas, juntamente com a padronização dos CubeSats, tornaram viável a utilização de nanossatélites para fins comerciais e institucionais. Aproveitando-se dessa tendência, o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) vem desenvolvendo o projeto CONASAT, que consiste em uma constelação de nanossatélites para coleta de dados ambientais. A interação em constelação exige razoável precisão do sistema de determinação e controle de atitude (ADCS) dos satélites, em meio a limitações da plataforma CubeSat e do custo do projeto. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta uma alternativa de menor complexidade ao filtro de Kalman estendido (EKF), com uma implementação do observador de estados de Luenberger para sistemas não lineares, tendo em vista a estimação da atitude e velocidade angular do satélite, considerando o uso do algoritmo QUEST para obtenção da atitude a partir de vetores medidos. Adota-se um modelo cinemático do sistema com parametrização da matriz de rotação por quatérnio e um modelo dinâmico considerando o objeto como um corpo rígido com a presença de torque devido a perturbações magnéticas. O sistema de sensores de atitude é composto por um magnetômetro e um sensor solar, simulados a partir do modelo ideal com adição de ruído branco. O estimador implementado é avaliado por meio de simulação, juntamente com uma abordagem do EKF com restrição de norma. Por fim, algumas conclusões e considerações finais são apresentadas.