Determinação e manobras autônomas de órbitas de satélites artificiais em tempo real usando medidas GPS de uma frequência

• Autor(a) principal: Ana Paula Marins Chiaradia
• Data de Publicação: 2000
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/iris@1913/2005/08.01.16.23

Um algoritmo simplificado e compacto com baixo custo computacional fornecendo precisão em torno de dezenas de metros para determinação de órbita de satélites artificiais em tempo real e a bordo, usando o Sistema de Posicionamento Global (GPS), é desenvolvido neste trabalho. O vetor de estado, composto da posição, velocidade, tendência, deriva e taxa de deriva do relógio do receptor GPS, é estimado pelo filtro de Kalman estendido. O integrador numérico Runge-Kutta de passo fixo de quarta ordem é utilizado para integrar o vetor de estado. As equações de movimento consideram somente perturbações devidas ao geopotencial. A matriz de covariância dos erros do estado é propagada através da matriz de transição calculada de maneira otimizada. As medidas GPS de única frequência são utilizadas como medidas de observação. Estas são corrigidas com relação ao atraso dos relógios dos satélites GPS e do receptor. O efeito ionosférico é considerado nas medidas através do modelo de dupla frequência, somente para avaliação do impacto na precisão. Dados reais do satélite Topex/Poseidon são utilizados para validar este algoritmo. Os resultados obtidos são comparados com os arquivos de efemérides precisas POE deste satélite produzidas pelo JPL/NASA. Os erros em posição e em velocidade obtidos são de 15 a 20 m e de 0,014 a 0,018 m/s, respectivamente, com ou sem Disponibilidade Seletiva (SA). Um método para determinação de manobras orbitais bi-impulsivas e coplanares é testado e implementado com sucesso com o objetivo de tornar o satélite autônomo com relação ao cálculo de manobras orbitais. As diversas simulações efetuadas mostram que este método converge para a solução ótima em um tempo curto o suficiente para viabilizar aplicações em tempo real e com cálculos efetuados a bordo do satélite. Os resultados obtidos mostram desempenho consistente para o problema proposto.