طراحی یک زیر سیستم تعیین وضعیت تحمل پذیر عیب خودکار برای ماهواره سه محوره مبتنی بر استخراج ماتریس های دوران مختلف و محاسبه معیارهای واریانسی

هدف از این مقاله طراحی یک زیرسیستم تعیین وضعیت تحمل پذیر عیب برای یک ماهواره سه محوره میباشد. برای این منظور فرض شده است که تنها دادههای حسگرهای خورشید و میدان مغناطیسی در دسترس هستند. با استفاده از الگوریتم طراحی شده میخواهیم یک عملیات پیوسته و مطمئن را برای محاسبه زوایای اویلر علیرغم رخداد عیب در حسگرهای فوق داشته باشیم. به عبارت دیگر دارای قابلیت تعیین حسگر معیوب و حذف خودکار دادههای معیوب از فرایند تعیین وضعیت را داشته باشد. راه حل پیشنهادی در این مقاله یک راهکار مستقل از مدل نوین می یاشد که بر مبنای استخراج کلیه دورانهای ممکن بین دستگاههای مختصات مداری و بدنه ماهواره می باشد. با محاسبه واریانسهای حاصل از این دورانها و دسته بندی مناسب آنها نشان داده می شود که نه تنها حسگر معیوب بلکه عوامل ایجاد عیب تا چهار سطح قابل تشخیص هستند. هر سطح معرف درصدی از میزان گستردگی عیب رخ داده می باشد. علاوه بر این قابلیت اصلاح اثر عوامل ایجاد عیب در فرایند محاسبه زوایا منظور شده است. بنابراین پیشنهاد فوق یک روش مستقل از مدل را برای مدیریت عیب ارائه می دهد که تحت تاثیر تغییرات دینامیکی و یا عملکرد نادرست عملگرها قرار نمی گیرد و هیچگونه سخت افزار افزونه را تحمیل نخواهد کرد. در انتهای مقاله با انجام شبیه سازی، عملکرد راهکار پیشنهادی برای سناریوهای مختلف رخداد عیب صحت سنجی می گردد. نتایج بدست آمده خروجی های قابل انتظار از الگوریتم را تایید می نمایند.

Design of An Autonomous fault Tolerant Attitude Determination System for a Three Axis Satellite Based on Derivation of Different Rotation Matrices and Computation of Variance Measures

A fault tolerant attitude determination system for a three axis satellite has been suggested in this paper. For this purpose, the sun sensor and magnetometer data are only available. Using the designed algorithm, it is expected to have a reliable and continues process for computing the Euler angles. In other words, the faulty sensors should be determined and their faulty data are corrected automatically. The solution presented in this paper is a nonmodel based method that is based on on derivation of all possible rotations between reference and body frames. Using the Euler angles provided by these rotations, some variance measures are computed which utilized as an analytical tool for fault detection. With the development of this idea, it is shown that not only the faulty sensors but also their fault sources could be isolated. These sources are categorized into four levels that each level shows the fault extent. This paper also suggests some solutions for correcting the fault effects. So, the proposed approach is a nonmodel based methodology for fault management that is not affected by the dynamic variations or the uncorrect performance of the actuators. This suggestion also does not impose any additional hardware. Finally, the presented algorithms are validated using the simulations in different scenarios. The numerical results verify the expected outputs.