Development and implementation of the attitude control algorithms for the micro-satellite Flying Laptop [article]

Muhammad Yasir, Universität Stuttgart, Universität Stuttgart
2010
Das wachsende Interesse an Kleinsatelliten wird hauptsächlich durch ihre Kosteneffizienz, geringe Entwicklungszeit, Anpassungsfähigkeit (Evolvierbarkeit) und Leistungsfähigkeit getrieben. Dieses schnelle Wachstum ist aber auch mit immer größeren Herausforderungen an die Kleinsatelliten verbunden. Der Flying Laptop (FLP) ist ein solcher Satellit und wird zurzeit am Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart entwickelt. Neben der wissenschaftlichen Beobachtung ist der FLP ein
more » ... g ist der FLP ein Demonstrator für verschiedene Technologie-Experimente wie zum Beispiel der FPGA-basierte rekonfigurierbare OBC mit hoher Rechenkapazität. Die Rekonfigurierbarkeit erlaubt es dem Gehirn dieses Systems sich zu entwickeln und an sich verändernde Herausforderungen anzupassen. Die hohe Rechengeschwindigkeit und echte parallele Rechnungen sind weitere Vorteile die der Einsatz von FPGAs mit sich bringt. Die in dieser Arbeit vorgestellten Untersuchungen sollen den Grundstein für die Entwicklung, Implementierung und das Testen eines FPGA basierten Lagekontrollsystems legen. In einem ersten Schritt wurde die allgemeine Struktur der ACS Algorithmen, die Kommandohierarchie und die Interaktionen mit anderen Subsystemen und des System-FDIR in Übereinstimmung mit den Requirements und Constraints entwickelt. Bereits zu diesem Zeitpunkt wurde der Bedarf verschiedener operationeller Modi passend zu verschiedenen Missionsszenarien identifiziert. Für die wissenschaftliche Beobachtung wurden der Inertial Pointing, der Nadir Pointing und der Target Pointing Mode mit einer Ausrichtgenauigkeit von 150 Bogensekunden entwickelt. Neben den Nutzlast Modes für Bildaufnahmen gibt es weitere unterstützende ACS Modi, die das Funktionieren und Überleben des Systems unter verschiedenen Voraussetzungen sichern. Ein existiert Safe Mode Konzept, das die Solarzellen des Satelliten bei jeder Art von Notfall Richtung Sonne ausrichtet. Der Detumble Mode wird für die Phase nach dem Start und der Idle Mode zum Laden der Batterien verwendet, indem die Solarzellen akti [...]
doi:10.18419/opus-3835 fatcat:jgzh66kgnbgnvbmgrwst7bqe5q