Diseño e implementación de un algoritmo para la estimación de la orientación para nanosatélites en un sistema embebido con restricciones de tiempo real

Abstract

El control sobre la orientación en satélites tiene una gran influencia en importantes funcionalidades como el apuntamiento de antenas para mejorar comunicaciones, el apuntamiento de paneles solares para cargar baterías, o el apuntamiento de cámaras fotográficas a objetos de interés. Como ejemplo particular, en próximas misiones de lanzamientos de satélites desarrollados por SPEL, se tiene por objetivo apuntar a la Luna para sacar fotografías. Por lo que el sistema de control de orientación se vuelve totalmente indispensable. Los satélites que actualmente se encuentran en operación por SPEL, como el SUCHAI-2, el SUCHAI-3 y el PlanSat, poseen actuadores que permiten girar los satélites, sin embargo, carecen de un sistema de cálculo de orientación, lo que impide realizar un control sobre el mismo. Los actuales satélites en operación llevan consigo cámaras fotográficas que nos han permitido ver distintos fenómenos del cosmos desde el espacio. Con las fotografías capturadas, en donde se ha logra divisar la Tierra o el Sol, se ha intentado estimar la orientación de los satélites con el objetivo de investigar el movimiento que siguen. Esto es totalmente el paso inverso a lo que en realidad se necesita, lo cual es poder apuntar la cámara a donde se quiera para conseguir una foto deseada. Dado esto, es que se vuelve muy necesario el desarrollo de un sistema que permita el cálculo de la orientación con el objetivo de complementar los sistemas de actuación como las ruedas de reacción o magnetorquer y apuntar al desarrollo de un sistema de control de orientación preciso. El desarrollo de esta memoria abarca la implementación de un algoritmo de estimación de orientación en un sistema embebido que se basa en un filtro de Kalman y utiliza 3 tipos de sensores: un giroscopio, un magnetómetro y sensores de sol fino. La memoria abarca fuertemente el desarrollo de la componente en hardware del sistema e implementa en tiempo real un algoritmo de estimación ya implementado en simuladores de SPEL. El sistema desarrollado logra una buena integración del sensor de giroscopio, pero queda por corregir la integración matemática de los otros 2 sensores, para mejorar los resultados que presentan errores acumulativos.