Conception d'un senseur stellaire pour une mission d'observation de la Terre

Résumé du document

Le but de ce BE est de modéliser la correction d'attitude et les erreurs commises par le senseur stellaire d'un satellite d'imagerie en orbite basse autour de la Terre.

Après une modélisation fonctionnelle du satellite, nous détaillerons plus précisément le sous-système senseur stellaire, puis nous réaliserons une modélisation du sous-système de contrôle d'attitude et de ses erreurs sous Simulink (Matlab). Enfin, nous fournirons un plan de test puis un plan de validation de notre modèle.

Extraits

[...] Consigne constante pour test du simulateur Il en reste que les éléments perturbateurs et les erreurs du sous-système senseur stellaire sont aussi intégrées à ce test. Les valeurs de pour les trois axes sont données dans la figure ci-dessous : 27 BE interdisciplinaire : Senseur stellaire Δθ (rad) t Sortie du simulateur pour une consigne constante L'erreur moyenne obtenue sur l'attitude est de 0.81 '' ( rad). L'erreur maximale est de 0.91 '' ( rad). Or pour obtenir une erreur au sol de 12 m maximum, l'erreur maximale tolérable sur l'attitude du satellite, pour un satellite positionné à 700 km d'altitude, est de 4,71'' ( rad). [...]

[...] Cependant, si le mouvement du satellite reste faible, l'étoile se déplacera doucement et le sinus restera à basse fréquence, ce qu'on pourra donc modéliser par un biais. Si par contre l'étoile bouge beaucoup, le sinus sera plus haute fréquence et sera alors plus vraisemblablement modélisé par un bruit blanc. On note que la fréquence du sinus dépend directement de la vitesse angulaire du satellite. On utilise une erreur de 5'' en amplitude crête à crête. dues aux non uniformités dans le détecteur. Elles correspondent à un biais par pixel. Chaque pixel nécessite donc une valeur de correction. b. [...]

[...] Cependant, un pixel n'est pas parfait, il peut causer une mauvaise mesure de lumière. On doit prendre en compte une probabilité de pixels défectueux sur le détecteur. Le rapport S/N signal à bruit conduit également à des erreurs s'il est trop proche de l'unité. Le temps de pose lors de la prise de l'image doit être suffisamment faible pour avoir assez de précision par rapport au mouvement du satellite (sinon on obtient des segments au lieu des points pour les étoiles) mais suffisamment élevé pour récupérer une quantité satisfaisante d'énergie issue des étoiles et donc répondre aux besoins par rapport au seuil minimum de magnitude qu'on désire. [...]

[...] Test consigne constante Impact de l'erreur causée par le senseur stellaire Temps de réaction Test consigne dynamique Impact de l'erreur causée par le senseur stellaire Temps de réaction Performances en mode ‘Lost in Space' et ‘Star Tracker' Conclusion BE interdisciplinaire : Senseur stellaire Introduction Le but de ce BE est de modéliser la correction d'attitude et les erreurs commises par le senseur stellaire d'un satellite d'imagerie en orbite basse autour de la Terre. Après une modélisation fonctionnelle du satellite, nous détaillerons plus précisément le sous-système senseur stellaire, puis nous réaliserons une modélisation du sous-système de contrôle d'attitude et de ses erreurs sous Simulink (Matlab). [...]

[...] - Entrée en rampe : De la même manière, nous n'avons mis une rampe en entrée que suivant une direction de Ω. La vitesse de rotation va donc constamment augmenter suivant une direction. La pulsation de la valeur du quaternion suivant l'axe spécifique va donc augmenter au fur et à mesure du temps. Voici ce que nous obtenons sur la simulation du test. L'abscisse est en secondes et l'ordonnée est sans unité BE interdisciplinaire : Senseur stellaire Quaternion de sortie avec une entrée en rampe sur une direction On retrouve bien les résultats prévus. [...]