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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/1689| Comparación de sensores basados en celdas solares y fotodiodos para la determinación de la orientación de satélites CubeSat | |
| Carlos Solís Borja | |
| Eduardo Mendoza Torres GUSTAVO MENDOZA TORRES | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Attitude determination Sun sensors Characterization and medeling | |
| In the last decade, CubeSat satellites have become a viable platform to carry out space missions of technological and educational development, as well as to carry out scientific missions. Among the devices most commonly used in satellites are solar cells and photodiodes. The panels are mainly used for power generation and photodiodes are used to protect star sensors and other instruments from the presence of the Sun. The objective of this
thesis was to investigate what possibilities have commercial solar cells and photodiodes to be used as orientation sensors in CubeSat satellites. A characterization process of solar cells and photodiodes was carried out to determine their behavior with respect to the angle of incidence of sunlight. After comparing the results, it was decided to model cells and photodiodes separately, since the answers were di_erent, thus the mathematical models were developed (voltage as a function of the angle and angle depending on the voltage) for each characterized device. The models of each device allowed us to simulate separately a pair of sensors, which provide information to an attitude determination and control system for CubeSats satellites (1U, 2U, 3U and 6U). MATLAB was used for the simulations, in the design of the system for determining and controlling the orientation of the satellites, aspects of mass, dimensions and dynamic model of CubeSats were taken into account, as well as including ephemerides, orbital elements, orbit propagator, Attitude determination methods, magnetometer, perturbations, reaction wheels, proportional-derivative control, all integrated into a graphical interface for easy use. In the simulations, it was possible to determine and control the orientation of the simulated satellites when they are in the light period. In order to compare the mathematical models of the attitude sensors when they were used to provide orientation information, the following input parameters were varied: CubeSat size (1U, ...), attitude determination method (TRIAD, QMethod, QUEST), simulation time, type of sensor (cells, photodiodes, cells and photodiodes) and the way to introduce the orbital parameters (manual mode or by TLEs, TLEs of CubeSats that are in orbit were used). En la última década los satélites CubeSat se han convertido en una plataforma viable para realizar misiones espaciales de desarrollo tecnológico y educativo, así como para llevar a cabo misiones científicas. Entre los dispositivos más utilizados en satélites se encuentran las celdas solares y fotodiodos. Los paneles son utilizados principalmente para la generación de energía y los fotodiodos se utilizan para proteger a sensores de estrellas y otros instrumentos de la presencia del Sol. El objetivo de esta tesis se centró en investigar qué posibilidades tienen celdas solares y fotodiodos comerciales para ser utilizados como sensores de orientación en satélites CubeSat. Se realizó un proceso de caracterización de celdas solares y fotodiodos para determinar su comportamiento respecto al ángulo de incidencia de la luz solar. Tras comparar los resultados se decidió modelar por separado celdas y fotodiodos, pues las respuestas fueron diferentes, así se desarrollaron los modelos matemáticos (voltaje en función del ángulo y ángulo en función del voltaje) para cada dispositivo caracterizado. Los modelos de cada dispositivo nos permitieron simular por separado un par de sensores, los cuales proporcionan información a un sistema para la determinación y control de la orientación de satélites CubeSats (1U, 2U, 3U y 6U). Para las simulaciones se utilizó MATLAB, en el diseño del sistema de determinación y control de la orientación de los satélites, se tomaron en cuenta aspectos de masa, dimensiones y modelo dinámico de CubeSats, además de incluir efemérides, elementos orbitales, propagador de órbita, métodos de determinación de actitud, magnetómetro, perturbaciones, ruedas de reacción, control proporcional-derivativo, todo integrado en una interfaz gráfica para facilitar su uso. En las simulaciones se logró determinar y controlar la orientación de los satélites simulados cuando estos se encuentran en el periodo de luz. Para poder comparar los modelos matemáticos de los sensores de actitud al ser utilizados para proveer información de la orientación, se variaron los siguientes parámetros de entrada: tamaño del CubeSat (1U, ...), método de determinación de actitud (TRIAD, QMethod, QUEST), tiempo de simulación, tipo de sensor (celdas, fotodiodos, celdas y fotodiodos) y la forma de introducir los parámetros orbitales (modo manual o por TLEs, se utilizaron TLEs de CubeSats que se encuentran en órbita). | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. | |
| 2019-02 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Solís Borja, C., (2019), Comparación de sensores basados en celdas solares y fotodiodos para la determinación de la orientación de satélites CubeSat, Tesis de Maestría, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. | |
| CIENCIAS DEL ESPACIO | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Maestría en Ciencia y Tecnología del Espacio |
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