The attitude information of spacecraft can be obtained by the sensors attached to it using a star tracker, three-axis magnetometer, three-axis gyroscope, and a global positioning signal receiver. By using these sensors, the spacecraft can be maneuvered by actuators that generate torques. In particular, electromagnetic-torque bars can be used for attitude control and as a momentum-canceling instrument. The spacecraft momentum can be created by the current through the electrical circuits and coils. Thus, the current around the electromagnetic-torque bars is a critical factor for precisely controlling the spacecraft. In connection with these concerns, a solar-cell array can be considered to prevent generation of a magnetic dipole moment because the solar-cell array can introduce a large amount of current through the electrical wires. The maximum value of a magnetic dipole moment that cannot affect precise control is $0.25A{\cdot}m^2$, which takes into account the current that flows through the reaction-wheel assembly and the magnetic-torque current. In this study, we designed a 300-W solar cell array and presented an optimal wire-routing method to minimize the magnetic dipole moment for space applications. We verified our proposed method by simulation.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.10
no.4
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pp.469-475
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2015
This paper describes about the method for designing an extended Kalman filter to accurately measure the position of the spatial-phase system using a semiconductor sensor. Spatial position is expressed by the correlation of the rotated coordinate system attached to the body from the inertia coordinate system (a fixed coordinate system). To express the attitude, quaternion was adapted as a state variable, Then, the state changes were estimated from the input value which was measured in the gyro sensor. The observed data is the value obtained from the acceleration sensor. By matching between the measured value in the acceleration sensor and the predicted calculation value, the best variable was obtained. To increase the accuracy of estimation, designation of the extended Kalman filter was performed, which showed excellent ability to adjust the estimation period relative to the sensor property. As a result, when a three-axis gyro sensor and a three-axis acceleration sensor were adapted in the estimator, the RMS(Root Mean Square) estimation error in simulation was retained less than 1.7[$^{\circ}$], and the estimator displayed good property on the prediction of the state in 100 ms measurement period.
The celestial navigation is one of alternatives to GPS system and can be used as a backup of GPS. In the celestial navigation system using more than two star trackers, the vehicle's ground position can be solved based on the star trackers' attitude information if the vehicle's local vertical or horizontal angle is given. In order to determine accurate ground position of flight vehicle, the high accurate local vertical angle measurement is one of the most important factors for navigation performance. In this paper, the Earth geophysical deflection was analyzed in the assumption of using the modern electrolyte tilt sensor as a local vertical sensor for celestial navigation system. According to the tilt sensor principle, the sensor measures the tilt angle from gravity direction which depends on the Earth geoid surface at a given position. In order to determine the local vertical angle from tilt sensor measurement, the relationship between the direction of gravity and the direction of the Earth center should be analyzed. Using a precision orbit determination software which includes the JGM-3 Earth geoid model, the direction of the Earth center and the direction of gravity are extracted and analyzed. Appling vector inner product and cross product to the both extracted vectors, the magnitude and phase of deflection angle between the direction of gravity and the direction of the Earth center are achieved successfully. And the result shows that the angle differences vary as a function of latitude and altitude. The maximum 0.094$^{circ}$angle difference occurs at 45$^{circ}$latitude in case of 1000 Km altitude condition.
Kim, Chong-Sup;Kwon, Hui-Man;Koh, Gi-Ok;Han, Kwang-Ho;Lee, Seung-Deok;Hwang, Byung-Moon;Kim, Seong-Jun
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.39
no.2
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pp.162-169
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2011
The flight control system utilize RSS(Relaxed Static Stability) criteria in both longitudinal axes to achieve performance enhancements and improve stability. The aircraft using digital flight-by-wire flight control system receives aircraft flight conditions such as pitch, roll and yaw rate, normal acceleration from RSA(Rate Sensor Assembly) and ASA(Acceleration Sensor Assembly). These sensors has permissible measurement error related to system safety of an aircraft but, unexpected flight motions are happened by sensing errors such as offset, noise and etc. The unexpected pitch down tendency occurred by ASA sensor bias in 1g level flight with pilot hands-off. This paper addresses the design and verification of flight control law to improve of pitch down or up tendency caused by ASA sensor bias. The result of analysis and flight test reveals that pitch down tendency can be improved by pitch attitude feedback system.
This paper describes the design and development of a hovering AUV constructed at Cheju National University and analyses the dynamic performance of the vehicle using simulation programs. The main purpose of this AUV is to carry out fundamental tests in its station keeping, attitude control, and desired position tracking. Its configuration is similar to the general ROV appearance for underwater works and its dimensions are 0.75m*0.5m*0.5m. It has 4 thrusters of 450 watts for longitudinal/lateral/vertical propulsion and is equipped with a pressure sensor for measuring water depth and a magnetic compass for measuring heading angle. The navigation of the vehicle is controlled by an on-board Pentium III-class computer, which runs with the help of the Windows XP operating system. These give us an appropriate environment for developing various algorithms needed for developing and advancing Hovering AUV.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.11
no.2
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pp.66-72
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2008
A distributed missile system is composed of command control center, radar and launcher which exchange information each other to use wire or wireless network. The distributed missile system is required mobility for operational convenience and survivability. Also missile system requests land navigation system to provide relatively accurate attitude. For reason of these requirements, each subsystem needs land navigation which provides information of position and attitude. This paper represents operational concept for land navigation to consider operational environment and concrete operational procedure to apply the operational concept. In state that there is no operation for land navigation of distributed missile system internally so for, this paper could be helped to establish operational concept and procedure of this kind of system.
In order to avoid the high cost and high risk of demonstration mission of rendezvous-docking technology, missions using nanosatellites have recently been increasing. However, there are few successful mission cases due to many limitations of nanosatellites like small size, power limitation, and limited performances of sensor, thruster, and controller. To improve the probability of rendezvous-docking mission success using nanosatellite, a rendezvous-docking phase analysis tool for nanosatellites is developed. The tool serves to analyze the relative position and attitude control of the chaser satellite at the docking phase. In this tool, the Model Predictive Controller (MPC) is implemented as a controller, and Extended Kalman Filter (EKF) is adopted as a filter for noise filtering. To verify the performance and effectiveness of the developed tool for nanosatellites, simulation study was conducted. Consequently, we confirmed that this tool can be used for the analysis of relative position and attitude control for nanosatellites in the rendezvous-docking phase.
This paper describes the design and control of a hovering AUV test-bed and analyzes the dynamic performance of the vehicle using simulation programs. The main purpose of this vehicle is to carry out fundamental tests of its station keeping, attitude control, and desired position tracking. Its configuration is similar to the general appearance of an ROV for underwater operations, and its dimensions are $0.75m{\times}0.5m{\times}0.5m$. It has four 450-W thrusters for longitudinal/lateral/vertical propulsion and is equipped with a pressure sensor for measuring the water depth and a magnetic compass for measuring its heading angle. The navigation of the vehicle is controlled by an onboard Pentium III-class computer, which runs with the help of the Windows XP operating system. This provides an appropriate environment for developing the various algorithms needed for developing and advancing a hovering AUV.
Kim, Eun-Chong;Lee, Yun-Ha;Jung, Young-Kwang;Ra, Won-Sang
Proceedings of the KIEE Conference
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2015.07a
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pp.1383-1384
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2015
In this paper, a dynamics model embedded navigation filter is newly suggested for underwater autonomous systems without position or attitude aid. In order to ensure the observability on the INS errors, the hydrodynamics of the underwater vehicle is incorporated with the INS attitude error. This approach allows us to estimate and compensate the INS errors in spite of using external velocity sensor. Through the simulation, the performance and effectiveness of the proposed scheme are demonstrated.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.23
no.2
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pp.137-145
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2005
In this paper, we investigate the accuracy of various sensor models developed for linear pushbroom satellite images. We define the accuracy of a sensor model in two aspects: the accuracy of bundle adjustments and the accuracy of estimating exterior orientation parameters. The first accuracy has been analyzed and reported frequently whereas the second accuracy has somewhat been neglected. We argue that the second accuracy is as important as the first one. The second accuracy describes a model's ability to predict satellite orbit and attitude, which has many direct and indirect applications. Analysis was carried out on the traditional collinearity-based sensor models and orbit-based sensor models. Collinearity-based models were originally developed for aerial photos and modified for linear pushbroom-type satellite images. Orbit-based models have been used within satellite communities for satellite control and orbit determination. Models were tested with two Kompsat-1 EOC scenes and GPS-driven control points. Test results showed that orbit-based models produced better estimation of exterior orientation parameters while maintained comparable accuracy on bundle adjustments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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