Το υποσύστημα Ελέγχου και Προσδιορισμού του Προσανατολισμού (ADCS) ευθύνεται για τον καθορισμό και τον έλεγχο του υψομέτρου του νανοδορυφόρου σε κάθε σημείο κατά τη διάρκεια της αποστολής μας, με έναν ασφαλή και μεθοδικό τρόπο. Οι κύριες σχεδιασμένες καταστάσεις λειτουργίας του υποσυστήματος περιλαμβάνουν: την σταθεροποίηση μετά την εκτόξευση (detumbling mode), καθώς και την επίτευξη προσανατολισμού με κατεύθυνση το Ναδίρ ενώ βρίσκεται σε τροχιά (nominal mode). Ο νανοδορυφόρος μας πρέπει να δύναται να διατηρήσει αυτόν τον συγκεκριμένο προσανατολισμό έτσι ώστε η patch κεραία να κοιτάζει την γη, εξασφαλίζοντας την προαπαιτούμενη μετάδοση των δεδομένων στον σταθμό βάσης που εδράζει στην γη. Το στάδιο του σχεδιασμού έχει περατωθεί επιτυχώς. Επιπρόσθετα, έχουμε καταλήξει στην φυσική αρχιτεκτονική, καθώς και τις στρατηγικές και αλγορίθμους ελέγχου και προσδιορισμού.

Αισθητήρες:

  • Γυροσκόπιο
  • Δύο μαγνητόμετρα
  • Αισθητήρας ήλιου ακριβείας
  • GNSS

Οι αισθητήρες αυτοί κρίνονται επαρκείς ώστε να καλύψουν τις ανάγκες της αποστολής μας, μιας και μπορούμε να ορίσουμε πλήρως τον προσανατολισμό και την γωνιακή ταχύτητα χρησιμοποιώντας τα μαγνητόμετρα, τον αισθητήρα ήλιου ακριβείας και το γυροσκόπιο. Επιλέξαμε να τοποθετήσουμε δύο μαγνητόμετρα, καθώς είναι αποτελεσματικά όσον αφορά το κόστος, αξιόπιστα, και δεν μας δεσμεύουν σημαντικά. Τα δεδομένα από το GPS χρησιμοποιείται περιοδικά για να αρχικοποιηθούν και ενημερωθούν τα στοιχεία τροχιάς της πλακέτας.

Στρατηγικές & Αλγόριθμοι Προσδιορισμού

Έχουμε προγραμματίσει ένα Extended Φίλτρο Kalman συνδυάζοντας μετρήσεις από το γυροσκόπιο, το μαγνητόμετρο και τον αισθητήρα ήλιου ακριβείας, έχοντας υπ’ όψιν μας το δυναμικό και κινηματικό μας μοντέλο. Επειδή το Kalman Filter χρειάζεται μια αρχική προσέγγιση κατάστασης, υλοποιήσαμε επιπλέον αλγορίθμους SVD για να επιλύσουμε το πρόβλημα της Wahba, συγκεράζοντας μετρήσεις και από τον αισθητήρα ήλιου, και από το μαγνητόμετρο. Αυτές οι στρατηγικές προσομοιώνονται με βάση τον ήδη ορισμένο κύκλο ελέγχου μας.

Ενεργοποιητές:

  • 3 μαγνητικά πηνία (1 ανά άξονα)
  • Reaction Wheel

Ο μαγνητικός έλεγχος είναι μία οικονομικά εφικτή και αποδοτική λύση για μικρούς δορυφόρους, ενώ το Reaction Wheel διασφαλίζει την ευρωστία του συστήματος.

Στρατηγικές & Αλγόριθμοι Ελέγχου

Οι ροπές που χρησιμοποιούνται για να επιτευχθεί ο επιθυμητός προσανατολισμός στην εκάστοτε φάση της αποστολής καθορίζονται μέσω ενός B-dot και ενός PD ελεγκτών, οι οποίοι υλοποιούνται αυτό το χρονικό διάστημα. Οι υπολογισμένες απαιτούμενες ροπές μεταφράζονται σε επιθυμητή τάση στους ενεργοποιητές μας.

Στρατηγικές & Αλγόριθμοι Πρόβλεψης Τροχιάς

Ένας αλγόριθμος πρόβλεψης τροχιάς εντός του νανοδορυφόρου χρησιμοποιείται για να προσδιορίσει τη θέση και την ταχύτητα αυτού σε κάθε στιγμή κατά την διάρκεια της αποστολής. Τα τροχιακά στοιχεία του αλγορίθμου θα αρχικοποιούνται και ενημερώνονται χρησιμοποιώντας αρχεία TLE ή μετρήσεις GNSS.