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@MastersThesis{OliveiraJr:2016:PrSiSi,
               author = "Oliveira Junior, Arnaldo Ferreira de",
                title = "Projeto e simula{\c{c}}{\~a}o do sistema de 
                         valida{\c{c}}{\~a}o e testes de controle de atitude com 
                         aplica{\c{c}}{\~a}o em micro-sat{\'e}lites",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2016",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2016-05-25",
             keywords = "controle de atitude, filtro de Kalman, simula{\c{c}}{\~a}o, 
                         attitude control, Kalman filter, simulation.",
             abstract = "Neste trabalho apresentaremos por meio de modelagem 
                         matem{\'a}tica dos sensores (magnet{\^o}metro, sensor solar e 
                         girosc{\'o}pios MEMS) e dos atuadores (bobinas magn{\'e}ticas) 
                         um simulador que represente as caracter{\'{\i}}sticas reais do 
                         sistema de determina{\c{c}}{\~a}o e controle de atitude a serem 
                         desenvolvidos pelo INPE e que ser{\~a}o embarcados no computador 
                         de bordo do sat{\'e}lite NBR-2, um Cubesat 2U em desenvolvimento 
                         com lan{\c{c}}amento previsto para 2016. De forma a extrair 
                         informa{\c{c}}{\~o}es {\'u}teis dos experimentos de bordo, o 
                         sat{\'e}lite dever{\'a} contar com um sistema de 
                         determina{\c{c}}{\~a}o de atitude. O algoritmo de 
                         determina{\c{c}}{\~a}o de atitude deve ser 
                         determin{\'{\i}}stico, obtendo os par{\^a}metros de atitude 
                         diretamente a partir das medidas efetuadas pelos sensores, que 
                         s{\~a}o contaminadas com ru{\'{\i}}do. O m{\'e}todo TRIAD 
                         ser{\'a} utilizado na determina{\c{c}}{\~a}o de atitude; o 
                         processo de estima{\c{c}}{\~a}o de atitude e do vi{\'e}s do 
                         girosc{\'o}pio ser{\'a} executado por um filtro de Kalman. A 
                         propaga{\c{c}}{\~a}o do estado ser{\'a} feita pela 
                         din{\^a}mica do corpo r{\'{\i}}gido livre de torques externos, 
                         e pela equa{\c{c}}{\~a}o da cinem{\'a}tica em quat{\'e}rnio. O 
                         sistema de controle de atitude dever{\'a}, em seu modo nominal, 
                         efetuar o apontamento de uma das faces do NBR-2 para a Terra com 
                         precis{\~a}o ao redor de cinco graus. O equacionamento do filtro, 
                         as equa{\c{c}}{\~o}es de propaga{\c{c}}{\~a}o e os resultados 
                         de simula{\c{c}}{\~a}o do movimento do sat{\'e}lite em 
                         {\'o}rbita ser{\~a}o apresentados. Estes resultados ser{\~a}o 
                         utilizados na codifica{\c{c}}{\~a}o do software a ser embarcado 
                         nas pr{\'o}ximas miss{\~o}es brasileiras baseadas em Cubesats. 
                         Para codifica{\c{c}}{\~a}o do software ser{\~a}o apresentadas 
                         as principais caracter{\'{\i}}sticas do computador de bordo 
                         NanoMind do NBR-2, bem como o sistema operacional FreeRTOS. Os 
                         resultados mostram que o algoritmo do Filtro de Kalman, mesmo sob 
                         condi{\c{c}}{\~o}es iniciais imprecisas, {\'e} capaz de 
                         convergir. Estes resultados ser{\~a}o {\'u}teis na 
                         codifica{\c{c}}{\~a}o de software dos sat{\'e}lites do programa 
                         NBR-2, al{\'e}m de outros programas a serem desenvolvidos pelo 
                         INPE baseados na plataforma Cubesat. ABSTRACT: This work shows by 
                         mathematical modeling of the sensors (magnetometer, solar sensor 
                         and MEMS Gyros) and the actuators (magnetic coils), a computer 
                         simulator representing the real characteristics of attitude 
                         determination and control system for Cubesat missions at INPE and 
                         will be embedded in onboard computer of satellite NBR-2, a Cubesat 
                         in development with scheduled launch at 2016. In order to extract 
                         usefull information from onboard experiments, the satellite should 
                         rely in an attitude determination system. The algorithm of 
                         attitude determination should be deterministic, obtaining the 
                         attitude parameters direct from measurements of sensors wich are 
                         contaminated with noise. The TRIAD or QUEST methods will be used 
                         for attitude determination; the estimation process of attitude and 
                         gyros bias will be executed by a Kalman filter. A rigid body 
                         dynamics without external torques, together with the kynematic 
                         equations, will be employed for the filter state propagation in 
                         terms of quaternions. The attitude control system, in nominal 
                         mode, should point one face of NBR-2 to Earth, with accuracy 
                         around five degrees. The Kalman filter equations, the state 
                         variables dynamic equations and the results from attitude and 
                         orbit simulation will be presented. This results will be used in 
                         embedded code of ADCS (Attitude Determination and Control System) 
                         for next Brazilian missions based on Cubesat. The main 
                         characteristics of NanoMind onboard computer of the NBR-2 is 
                         presented, as well as the FreeRTOS operational system. Results 
                         show that the Kalman filter algorithm, even under inaccurate 
                         initial conditions, can converge. This results will be usefull in 
                         software coding for NBR satellite program, or others ADCS 
                         softwares to be developed by INPE based on the Cubesat 
                         plataform.",
            committee = "Kuga, Helio Koiti (presidente/orientador) and Carrara, Valdemir 
                         (orientador) and Oliveira, {\'E}lcio Jeronimo de and Saotome, 
                         Osamu",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Design and simulation of the validation and tests system and 
                         attitude control with application in microsatellites",
             language = "pt",
                pages = "99",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3M47EC5",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34P/3M47EC5",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "25 nov. 2020"
}


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