Determinación de actitud con fototransistores y magnetómetro

Esto estaba originalmente en Engineering Stack Exchange, pero alguien sugirió publicarlo aquí.

Esto es para un proyecto de Ingeniería de la Universidad. El proyecto es el diseño de un pequeño satélite que se probaría en el entorno que se muestra en la imagen, con luces que actúan como un sol y una estrella falsos y un campo magnético inducido. El satélite debe poder determinar hacia dónde se enfrenta y luego poder rotar para orientarse hacia una ubicación específica, es decir, una latitud/longitud en el mapa.

Entorno satelital

Sé que necesito usar dos marcos diferentes, uno fijo con el eje x apuntando directamente al mapa y luego el marco del cuerpo que permanecerá con el satélite. Antes de la prueba, se nos da la elevación/azimut del sol/estrella, por lo que tengo dos vectores en el marco fijo para ellos, el campo magnético siempre es vertical. A través de los sensores, puedo determinar los vectores hacia el sol, la estrella y el campo magnético en el marco del cuerpo. Tenga en cuenta que el satélite solo gira alrededor del CG y nunca se mueve.

Pregunta 1: ¿Estoy en lo correcto al pensar que representaría la actitud como una rotación desde el marco fijo al marco del cuerpo?

Pregunta 2 - ¿Cómo puedo determinar esa rotación, u otra representación, usando los vectores descritos para el sol, la estrella y el campo magnético?

¡Bienvenido al espacio! Edite su pregunta e indique qué es lo que está preguntando específicamente . ¿Está preguntando cómo transformar un marco en otro, es decir, cómo hacer los cálculos? ¿O estás preguntando cuál es la definición de 'actitud'? Por favor haga una pregunta específica.
@OrganicMarble disculpas, he editado para exponer las dos preguntas específicas que necesito responder
Deberías mejorar tu terminología. Un vector o vector euclidiano tiene una longitud y una dirección, un vector unitario solo tiene una dirección, la unidad de longitud es 1. Los sensores que utiliza solo proporcionan una dirección, pero no una longitud ni una posición. Un objeto en el espacio 3D tiene 3 ángulos para describir la orientación en el espacio. La información de distancia, 5m y 3m en la figura no tiene sentido.
@Uwe Los 5 m y 3 m son distancias fijas al sol y la estrella, es decir, sin importar el valor de la elevación y el azimut (los 80 grados y los 110 grados en la imagen), son esa distancia desde el centro del satélite. Por lo tanto, conozco la longitud del vector para esos, sin embargo, supongo que solo necesito los vectores de dirección ya que me preocupa la orientación/actitud

Respuestas (1)

Creo que he resuelto mi propia pregunta usando http://www.dept.aoe.vt.edu/~cdhall/courses/aoe4140/attde.pdf

Este utiliza el algoritmo TRIAD para determinar una matriz de rotación entre el cuerpo y los marcos inerciales conociendo dos vectores en ambos marcos. De manera útil, también pondera uno como más preciso que el otro, que en este caso probablemente sea nuestro magnómetro. Esto luego usa algunos métodos estadísticos que usan valores propios/vectores para derivar cuaterniones para más de dos conjuntos de información.

buen trabajo, gracias por publicar tu respuesta!
Determinación de actitud con fototransistores y magnetómetro
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