شبیه‌سازی بردار خورشید و بردار میدان مغناطیسی در آزمایش‌های سخت‌افزار در حلقه

توکلی, امیرحسین; فقیهی نیا, علی; دهقان, سید محمد مهدی

نوع مقاله : مقالة‌ تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

شبیه‌سازی شرایط محیطی برای حسگرهای تعیین وضعیت ماهواره یکی از نیازمندی‌های اساسی برای انجام آزمون‌های سخت‌افزار در حلقه سامانه تعیین و کنترل وضعیت ماهواره است. در این مقاله، طرح اجرا شده برای شبیه‌سازی بردار خورشید و میدان مغناطیسی زمین برای حسگرهای خورشیدی و مغناطیسی ارائه شده است. در این طرح با استفاده از یک شبیه‌ساز خورشید، یک مجموعه دو درجه آزادی برای تغییر وضعیت حسگر خورشیدی و یک سیم‌پیچ هلمهولتز سه‌محوری، شرایط مناسبی برای شبیه‌سازی محیط عملکردی حسگرهای تعیین وضعیت ایجاد شده است. نتایج اندازه‌گیری‌های حسگرها نشان دادند با استفاده از این مجموعه می‌توان بردارهای خورشید و مغناطیسی را بر اساس موقعیت مداری ماهواره و وضعیت آن در هر لحظه با دقت قابل قبولی شبیه‌سازی کرد. بنابراین این بستر آزمایش می‌تواند برای پیاده‌سازی بخش تعیین وضعیت در یک مجموعه سخت افزار در حلقه مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Sun Vector and Magnetic Vector Simulation for Hardware in the Loop Tests

نویسندگان [English]

amirhossein tavakoli
ali faghihi
S.Mohammad Mehdi Dehghan

Aerospace University Complex, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

Simulating environmental conditions for the satellite attitude sensors is a fundamental requirement of hardware in the loop tests of attitude determination and control subsystem. In this paper, a new design for simulating sun vector and magnetic vector is presented. The operating environment for attitude sensors is simulated using a sun simulator, a two-degree-of-freedom table for changing the attitude of the sun sensor, and a three-axis Helmholtz coil. The sensors measurements showed that with this setup, the sun and magnetic vectors can be created with an acceptable accuracy using the orbital position and the attitude of the satellite. So, the test bed can be used for attitude determination of hardware in the loop tests.

کلیدواژه‌ها [English]

Sun simulator
Helmholtz coil
Attitude determination
Sun sensor
Magnetometer

مراجع

[1] Chernesky, V. S., “Development and Control of a Three-Axis Satellite Simulator for the Bifocal Relay Mirror Initiative,” (M. Sc. thesis), Naval Postgraduate School Monterey, California, 2001.

[2] Roemer, S., Terzibaschian, T., Wiener, A. and Bärwald, W., “Experiences with the BIRD ACS Test Facility and the Resulting Design of a State of the Art Mini-and Micro-Satellite ACS Test Facility,” Small Satellites for Earth Observation - Digest of the 6^th International Symposium of the International Academy of Astronautics, Berlin, VI, 2007, pp. 165-168.

[3] Kato, T., Heidecker, A., Dumke, M. and Theil, S., “Three-Axis Disturbance-Free Attitude Control Experiment Platform : FACE,” Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan, Vol. 12, No. ists29, 2014.

[4] Raschke, C., Roemer, S. and Grossekatthoefer, K., “Test bed for Verification of Attitude Control System,” url:http:/ /www.astrofein.com/2728/dwnld/admin/Paper_TestBed.pdf.

[5] Somanathan, A., Lakkoju, S., Bhagavan, M.K. and Natarajan, P., “Designing and Evaluation of an Experimental Attitude Determination system Using Sun Sensor and Magnetometer,” Spacecraft Motion Simulator and associated Modeling for Realistic Hardware-In-Loop Simulation,” 16^th National Conference on Machines and Mechanisms (iNaCoMM2013), IIT Roorkee, India, Dec 18-20 2013

[6] Chesi, S., Perez, O. and Romano, M., “A Dynamic, Hardware-in-the-Loop, Three-Axis Simulator of Spacecraft Attitude Maneuvering with Nanosatellite Dimensions,” Journal of Small Satellites (JoSS), Vol. 4, No. 1, 2015, pp. 315–328.

[7] Tavakkoli, A.H., Yazdanian, M., Koolivand, Y., Shahravi, M., Momeni, M. and Dehghan, S.M.M., “Designing and Evaluation of an Experimental Attitude Determination System Using Sun Sensor and Magnetometer,” Journal of Space Science and Technology, Vol. 5, No. 4, 2013, pp.69-78 (In Persian).

[8] Mousavi, S.M.S. and Mortazavi, M., “Functional Tests of the prototype of Earth Magnetic Field Simulator,” 16^th Geophysic Confrence of Iran, 2014 (In Persian).

[9] Mousavi, S.M.S. and Mortazavi, M., “Design, Construction, test and Modeling of Triaxial Helmholtz Coil for Magnetic Tests of Satellite,” Journal of Space Science and Technology, Vol. 9, No. 2, 2016, pp. 25-34 (In Persian).

[10] Bolandi, H., Ghahremani, M., Alinaghi, S.M., Ghorbani, B. and Esmaeelzadeh, S.M., “Helmholtz Coil and Calibration Table Design,” 13^th Iranian Iranian Aerospace Society Conference, Tehran University, 2014 (In Persian).

[11] Kermanshahi, F., Mohajerani, M.H., Babini, M.H. and Mortazavi, M. “Design and Manufacturing of Sun Motion Simulator Applied to Satellites Attitude Determination,” Applied Mechanics and Materials, Switzerland, 2012.

[12] Bolandi, H., Esmaeelzadeh, S.M., Ghorbani, B., Ghahremani, M., Hasanian, M., and Abedi, M.,“ Satellite Solar Sensor Performance Testing in Thermal Vacuum Conditions,” 10^th Iranian Iranian Aerospace Society Conference, Tarbiat Modares University, 2011 (In Persian).

[13] Wertz, J.R., Spacecraft Attitude Determination and Control, Kluwer Academic Publishers,1999

[14] Vallado, D.A., Fundamentals of Astrodynamics and Applications, McGraw-Hill, 1997.

[15] IAGA, Available, [Online]: https://www.ngdc. noaa. gov/IAGA/vmod/igrf11coeff.txt. [Accessed 2015].

[16] Products," Optical Energy, Available, [Online]: http:// www.opticalenergy.com/s13-solar-simulator/. [Accessed 2015].

[17] Products," Honeywell, Available, [Online]: https:// aerospace.honeywell.com/en/~/media/aerospace/files/datasheet/3-axismagneticsensorhybridhmc2003_ds.pdf. [Accessed 2015].

[18] Wie, B., Space Vehicle Dynamics and Control, AIAA Education Series, 1998.

علوم و فناوری فضایی

شبیه‌سازی بردار خورشید و بردار میدان مغناطیسی در آزمایش‌های سخت‌افزار در حلقه

مراجع

مراجع

دوره 10، شماره 1 - شماره پیاپی 30
خرداد 1396
صفحه 47-53

شبیه‌سازی بردار خورشید و بردار میدان مغناطیسی در آزمایش‌های سخت‌افزار در حلقه

مراجع

مراجع

دوره 10، شماره 1 - شماره پیاپی 30خرداد 1396صفحه 47-53

دوره 10، شماره 1 - شماره پیاپی 30
خرداد 1396
صفحه 47-53