تخمین وضعیت تجربی با استفاده از داده‌های بلادرنگ کالیبره شده مغناطیس‌سنج

مغناطیس‌سنج یکی از سنسورهای اصلی در زیرسیستم تعیین و کنترل وضعیت (adcs) ماهواره‌های مدار پایین زمین (leo) است و با توجه به قابلیت استفاده در تمام زمان‌های یک تناوب مداری، در اکثر مودهای عملکردی مانند چرخش‌زدایی، نشانه‌روی زمین و انتقال مداری مورد استفاده قرار می‌گیرد. از این‌رو، دقت داده‌های مغناطیس‌سنج و کالیبراسیون آن دارای اهمیتی اساسی در موفقیت ماموریت است. در این مقاله، با توجه به اهمیت استفاده از رویکردهای بلادرنگ در کاربردهای عملی، کالیبراسیون مغناطیس‌سنج با استفاده از فیلتر کالمن توسعه یافته (ekf) مدنظر قرار گرفته است. در ادامه، به منظور بررسی نقش کالیبراسیون مغناطیس‌سنج در نتایج تخمین وضعیت، داده‌های کالیبره شده در ساختار یک فیلتر کالمن توسعه یافته مبتنی بر کواترنیون ضربی (mqekf) مورد استفاده قرار می‌گیرند. در انتها، از یک بستر سخت‌افزار در حلقه (hil) که مجهز به یک سیم‌پیچ هلمهولتز و یک میز سه درجه آزادی است بهره گرفته می‌شود تا عملکرد مجموعه الگوریتم‌های توسعه داده شده به‌صورت تجربی مورد ارزیابی قرار گیرد. در فرایند کالیبراسیون، مقادیر پارامترهای مغناطیس‌سنج تخمین زده شده و در فیلتر تخمین وضعیت به‌کار گرفته می‌شوند. نتایج نشان می‌دهند که خطای وضعیت به‌تدریج کم شده و دقت نهایی افزایش می‌یابد

experimental attitude estimation using real-time magnetometer calibrated data

magnetometer is one of the main sensors in attitude determination and control subsystem (adcs) of low earth orbit (leo) satellites and since it is operable in all times during an orbital period, it can be utilized in almost all functional modes like detumbling, nadir pointing and orbit transfer. therefore, the accuracy of magnetometer data and its calibration is essential in the success of the missions. in this paper, regarding to the importance of real-time approaches in practical applications, an extended kalman filter (ekf) is used for magnetometer calibration. then, in order to study the role of magnetometer calibration in attitude estimation (ae) results, calibrated data is employed in the structure of a multiplicative quaternion ekf (mqekf). finally, a hardware in the loop (hil) test bed equipped with a three axis helmholtz coil and a three degree of freedom platform is utilized to measure the performance of developed algorithms experimentally. in the calibration process, magnetometer parameters are estimated and used in the ae filter. the results show that the attitude error gradually decreases and the final accuracy increases