Spin stabilized satellite's attitude propagation with quaternions

Zanardi, Maria Cecília; Orlando, Valcir; Bento, R. S. P.; Silva, M. F.

doi:10.7446/jaesa.0403.04

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“…This torque depends on the principal moments of inertia of the satellite and is inversely proportional to the cube of the satellite geocentric distance. The adopted mathematical model in terms of the quaternion attitude is given in (Zanardi et al 2012) and for the analytical approach is given in (Motta and Zanardi 2014;Zanardi et al 2014).…”

Section: Considerations About External Torquesmentioning

confidence: 99%

“…To estimate the influence of the aerodynamic torque in the rotational motion, in this paper it is assumed that the velocity is equal to the orbit velocity, the aerodynamic coefficient is fixed, and the thermosphere model TD-88 is used for the atmospheric density (Pisacane and Moore 1994). The adopted mathematical model for the analytical approach is given in (Motta and Zanardi 2014;Zanardi et al 2014) and for the numerical approach in terms of the quaternion is given in (Zanardi et al 2012).…”

Section: Considerations About External Torquesmentioning

confidence: 99%

“…It is known (Kuga et al 1987a;Motta and Zanardi 2014;Shrivastava and Modi 1993) that the eddy currents produce a torque which causes the precession in the spin axis and causes an exponential decay of the spin rate. It depends on the spacecraft's angular velocity vector, the geomagnetic field and of the constant coefficient (which depends on the spacecraft geometry and conductivity).The adopted mathematical model for the analytical approach is given in (Zanardi et al 2014), and for the numerical approach, in terms of the quaternion, is given in (Zanardi et al 2012).…”

Section: Considerations About External Torquesmentioning

confidence: 99%

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Numerical and analytical approach for the spin-stabilized satellite attitude propagation

et al. 2016

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This paper presents the comparison between the numerical and analytical results of a spacecraft attitude propagation for a spin-stabilized satellite. Some external torques are introduced in the equations of the motion and the comparisons are done considering that these torques are acting together, which are: gravity gradient, aerodynamic, solar radiation, magnetic residual and eddy current. In the numerical approach it is used the quaternion to represent the attitude. This numerical approach can be applied for any kind of satellite. The analytical approach is applied directly for a spin-stabilized satellite and the equations of motion are described in terms of the spin velocity, spin axis right ascension and declination angles. An analytical solution of these equations is presented and valid for one orbit period. Applications are developed considering the Brazilian spin-stabilized satellites SCD1 and SCD2. The comparisons are important to validate some simplifications that are required in

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Section: Considerations About External Torquesmentioning

confidence: 99%

Section: Considerations About External Torquesmentioning

confidence: 99%

Section: Considerations About External Torquesmentioning

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Numerical and analytical approach for the spin-stabilized satellite attitude propagation

et al. 2016

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“…O TGG ocorre devido ao gradiente de força gravitacional existente entre diferentes pontos do satélite, dependendo da distribuição de massa e da forma do satélite (Pisacane & Moore, 1994), através dos momentos principais de inércia do satélite. Os três componentes médios deste torque no sistema fixo no satélite são discutidas detalhadamente em Chiaradia (2007), Pereira (2011) e Zanardi & Pereira (2012).…”

Section: Modelos Matemáticos Para Os Torquesunclassified

Torque aerodinâmico, torque de gradiente de gravidade e torque de radiação solar atuantes em satélites estabilizados por rotação

Borderes-Motta¹,

Zanardi²

2013

Proceeding Series of the Brazilian Society of Computational and Applied Mathematics

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The aim of this paper is to analyze the effect of the aerodynamic torque, the solar radiation torque and the gravity gradient torque in the spin stabilized artificial satellite attitude. In order to do this a mathematical model to these torques is introduced and their components are included on the satellite spin motion equations. An analytical solution for these equations is proposed considering the sum of the mean components of each torque in an orbital period with the no zero z-component. This way the analytical solution is real for an orbital period, while the attitude variables are exchanged for new data computed through the analytical solution every orbital period. The proposed model has been applied for spin stabilized Brazilian satellite SCD1 and SCD2. The obtained data are compare with real data of the satellites provided by INPE (National Institute for Space Research).

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“…Para o cálculo do ângulo de aspecto solar , utiliza-se o produto escalar entre direção de incidência da luz solar e a direção do eixo de rotação O vetor unitário é determinada pelos ângulos e , sendo que a direção pode ser determinada através da ascensão reta e declinação do Sol.Deste modo o ângulo é dado como demonstrado pelo trabalho [2]:…”

Section: Introductionunclassified

Satélites artificiais e torques externos: análise do ângulo de aspecto solar

Pelosi¹,

Zanardi²,

Orlando³

2015

Proceeding Series of the Brazilian Society of Computational and Applied Mathematics

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RESUMOO ângulo de aspecto solar é o ângulo formado entre a direção de incidência dos raios solares sobre o satélite e a direção do eixo de rotação do satélite. A obtenção do ângulo de aspecto solar é de suma importância para o bom desempenho da missão, pois os satélites carregam equipamentos que podem se danificar devido ao superaquecimento causado pela incidência dos raios solares. Cada satélite possui uma faixa angular ótima em que esta incidência não prejudica os equipamentos a bordo.O estudo deste ângulo tem sido importante para o bom desempenho dos Satélites Brasileiros de Coleta de Dados (SCD1 e SCD2). Para o SCD1 a faixa de segurança varia de 60 a 90 graus e para o SCD2 esta faixa é mais restrita variando de 80 a 100 graus.Neste trabalho é considerado satélite estabilizado por rotação, cujo eixo de rotação coincide com o eixo de maior momento principal de inércia deste satélite. O posicionamento deste eixo em relação a um sistema inercial é dado pelo ângulo de declinação (formado entre o eixo de rotação e o plano inercial) e o ângulo de ascensão reta (formado entre a projeção do eixo de rotação no plano inercial e o eixo inercial X). Para o cálculo do ângulo de aspecto solar , utiliza-se o produto escalar entre direção de incidência da luz solar e a direção do eixo de rotação O vetor unitário é determinada pelos ângulos e , sendo que a direção pode ser determinada através da ascensão reta e declinação do Sol.Deste modo o ângulo é dado como demonstrado pelo trabalho [2]: Neste trabalho o ângulo de aspecto solar é avaliado utilizando os dados fornecidos pelo Centro de Controle de Satélites do INPE (CCS/INPE) e pelos resultados obtidos em [1], utilizando o software EXCEL. As comparações a serem realizadas possibilitarão validar a abordagem numérica já desenvolvida por [1] com a utilização dos quaternios de atitude.Palavras-chave: Ângulo de aspecto solar, raios solares, ângulo de ascensão reta, ângulo de declinação.

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Spin stabilized satellite's attitude propagation with quaternions

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Numerical and analytical approach for the spin-stabilized satellite attitude propagation

Numerical and analytical approach for the spin-stabilized satellite attitude propagation

Torque aerodinâmico, torque de gradiente de gravidade e torque de radiação solar atuantes em satélites estabilizados por rotação

Satélites artificiais e torques externos: análise do ângulo de aspecto solar

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