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Mesure d'Attitude par GPS / BOUDJEMAOUI Abderrahim 

Public ISBD Titre : Mesure d'Attitude par GPS Type de document : document électronique Auteurs : BOUDJEMAOUI Abderrahim, Auteur Année de publication : 19 Septembre 2009 Importance : 76 P. Accompagnement : CD Langues : Français (fre) Catégories : Electronique:TECHNIQUE ET APPLICATION SPATIALE Mots-clés : attitude  orbite  quaternion  capteur GPS  contellation GPS  rècepteur GPS  filtre de kalman Résumé : L'objectif de ce travail est de proposer et simuler des techniques d'estimation et de contrôle d'attitude par GPS (Système de Positionnement Globale) pour des microsatellites caractérisés par un faible coût de fabrication et orbitant à basse altitude. Les recherches ont été principalement axées sur le développement d’algorithmes d'estimation et de contrôle d'attitude de plateformes stabilisées suivant trois axes et pointées au Nadir avec une consommation réduite en énergie. Pour concrétiser notre travail, nous avons traité un cas réel de microsatellite, à savoir, Alsat-1 qui est le premier microsatellite Algérien opérationnel dont nous disposons d'une base de données. Alsat-1 est stabilisé suivant les trois axes et par gradient de gravité. Quatre senseurs antennes GPS pour la mesure d'attitude. Dans ce sujet, on traite l’interférométrie sur signaux émis par la constellation GPS. Cette technique est utilisée de façon expérimentale aux Etats-Unis principalement. La constellation GPS comporte 24 satellites sur 6 orbites circulaires d’altitude 22000 Km, d’inclinaison 55 degrés, et décalées en ascension droite du nœud ascendant de 60 degrés. Ces satellites émettent des signaux de radionavigation reçus par un récepteur à bord du véhicule spatial à localiser, par l’intermédiaire d’une antenne Radio Fréquence. Si l’on dispose de plusieurs antennes à bord du véhicule spatial, il est possible de déterminer son attitude par interférométrie de la porteuse entre les différentes antennes. Il existe une relation entre la différence de phase porteuse reçue par deux antennes et l’angle entre la ligne joignant des antennes, appelée ligne de base, et la direction du rayon incident. Cette technique de mesure d’attitude implique l’utilisation de différents algorithmes de calcul, et suppose donc une bonne capacité de mémoire et de calcul, qui peut être interne au récepteur GPS. Dans le cadre de cette thèse, on a utilisé un estimateur d'attitude globale version quaternion (7-état) basé sur le filtre de Kalman étendu permettant d'extraire, à partir d'un vecteur de mesure bruité, le vecteur quaternion ainsi que les vitesses angulaires d'attitude. Le vecteur d'état à estimer est de dimension sept (07) et l'erreur d'estimation lors des mesures est de 0.43 degré. Cette version du filtre d'attitude globale a démontré sa convergence à partir de diverses conditions initiales au cours d'une fraction de la période d'orbite. Le capteur GPS a été utilisé afin d'obtenir les innovations du filtre. Tout autre capteur capable de fournir ce type d'information (ex: le magnétomètre, le capteur solaire, le capteur d'horizon et le capteur stellaire) peut être utilisé. La précision obtenue est d’ordre 0.060 degré pour le roulis, 0.063 degré pour le tangage, et de 0.427 degré pour le lacet. Les résultats obtenus sont satisfaits les besoins de la mission d'Alsat-1. La robustesse est assurée contre les erreurs de modélisation et les perturbations externes Directeur de thèse : SI MOHAMMED Mohammed Arezki Mesure d'Attitude par GPS [document électronique] / BOUDJEMAOUI Abderrahim, Auteur . - 19 Septembre 2009 . - 76 P. + CD. Langues : Français (fre) Catégories : Electronique:TECHNIQUE ET APPLICATION SPATIALE Mots-clés : attitude  orbite  quaternion  capteur GPS  contellation GPS  rècepteur GPS  filtre de kalman Résumé : L'objectif de ce travail est de proposer et simuler des techniques d'estimation et de contrôle d'attitude par GPS (Système de Positionnement Globale) pour des microsatellites caractérisés par un faible coût de fabrication et orbitant à basse altitude. Les recherches ont été principalement axées sur le développement d’algorithmes d'estimation et de contrôle d'attitude de plateformes stabilisées suivant trois axes et pointées au Nadir avec une consommation réduite en énergie. Pour concrétiser notre travail, nous avons traité un cas réel de microsatellite, à savoir, Alsat-1 qui est le premier microsatellite Algérien opérationnel dont nous disposons d'une base de données. Alsat-1 est stabilisé suivant les trois axes et par gradient de gravité. Quatre senseurs antennes GPS pour la mesure d'attitude. Dans ce sujet, on traite l’interférométrie sur signaux émis par la constellation GPS. Cette technique est utilisée de façon expérimentale aux Etats-Unis principalement. La constellation GPS comporte 24 satellites sur 6 orbites circulaires d’altitude 22000 Km, d’inclinaison 55 degrés, et décalées en ascension droite du nœud ascendant de 60 degrés. Ces satellites émettent des signaux de radionavigation reçus par un récepteur à bord du véhicule spatial à localiser, par l’intermédiaire d’une antenne Radio Fréquence. Si l’on dispose de plusieurs antennes à bord du véhicule spatial, il est possible de déterminer son attitude par interférométrie de la porteuse entre les différentes antennes. Il existe une relation entre la différence de phase porteuse reçue par deux antennes et l’angle entre la ligne joignant des antennes, appelée ligne de base, et la direction du rayon incident. Cette technique de mesure d’attitude implique l’utilisation de différents algorithmes de calcul, et suppose donc une bonne capacité de mémoire et de calcul, qui peut être interne au récepteur GPS. Dans le cadre de cette thèse, on a utilisé un estimateur d'attitude globale version quaternion (7-état) basé sur le filtre de Kalman étendu permettant d'extraire, à partir d'un vecteur de mesure bruité, le vecteur quaternion ainsi que les vitesses angulaires d'attitude. Le vecteur d'état à estimer est de dimension sept (07) et l'erreur d'estimation lors des mesures est de 0.43 degré. Cette version du filtre d'attitude globale a démontré sa convergence à partir de diverses conditions initiales au cours d'une fraction de la période d'orbite. Le capteur GPS a été utilisé afin d'obtenir les innovations du filtre. Tout autre capteur capable de fournir ce type d'information (ex: le magnétomètre, le capteur solaire, le capteur d'horizon et le capteur stellaire) peut être utilisé. La précision obtenue est d’ordre 0.060 degré pour le roulis, 0.063 degré pour le tangage, et de 0.427 degré pour le lacet. Les résultats obtenus sont satisfaits les besoins de la mission d'Alsat-1. La robustesse est assurée contre les erreurs de modélisation et les perturbations externes Directeur de thèse : SI MOHAMMED Mohammed Arezki

Exemplaires

Code-barres	Cote	Support	Localisation	Section	Disponibilité
2475	02-09-453	Version numérique et papier	Bibliothèque USTOMB	Mémoire de Magister	Exclu du prêt

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