Kalman filtering approaches for real-time magnetometer calibration on small satellites
Kalman fi̇ltreleme yöntemleri̇ i̇le küçük uydularda gerçek zamanlı manyetometre kali̇brasyonu
- Tez No: 1023569
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HALİL ERSİN SÖKEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Alçak Dünya Yörüngesi (LEO) küçük uydular ve nanosatellitler için güvenilir yönelim belirleme üç eksenli manyetometrelere dayanır; ancak ölçümler bias, ölçek faktörü, ortogonallik dışı ve sensör-gövde hizasızlığı nedeniyle bozulur. Bu tez, yönelime bağlı, gerçek zamanlı iki kart üzeri kalibrasyon yöntemi geliştirmektedir. İlk olarak, tek aşamalı bir Lineer Kalman Süzgeci (LKF) tüm parametre takımını tek blokta kestirir ve yalnızca diyagonal ölçek faktörleriyle sınırlı önceki LKF formülasyonlarını genişletir. İkinci olarak, kademeli bir LKF + UKF mimarisi hizasızlığı ortogonallik dışından ayırır: LKF doğrusal parametreleri (bias, ölçek faktörü ve ortogonallik dışı) kestirirken, Unscented Kalman Süzgeci (UKF) önceden kalibre edilmiş ölçümlerden hizasızlık açılarını kestirir. Yöntemler, 6U nanosatellit benzetimleri ve Connecta IoT-15 ile IoT-16 uydularının dönme ve nadir-yönelim manevraları sırasında elde edilen yörünge içi telemetri verileriyle doğrulanmıştır. Sonuçlar, LKF ve LKF + UKF'nin TWOSTEP'e göre daha düşük manyetik alan vektör hatası ürettiğini, buna karşılık TWOSTEP'in daha düşük norm artıklarına sahip olduğunu göstermekte; bu da hizasızlık mevcutken yalnızca norm artıklarının yeterli olmadığını doğrulamaktadır. Kademeli yöntem dönme manevralarında hizasızlık ayrımını tutarlı biçimde sağlar, ancak nadir-yönelimde sınırlı uyarım altında performansı azalır ve tek aşamalı LKF ile benzer kalır. Bu bulgular, nanosatellitlerde tüm manyetometre hata kaynaklarının pratik kart üzeri kalibrasyonunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Reliable attitude determination for Low Earth Orbit (LEO) small satellites and nanosatellites relies on three-axis magnetometers, yet measurements are degraded by bias, scale factor, non-orthogonality, and sensor-to-body misalignment. This thesis develops two attitude-dependent, real-time onboard calibration methods. First, a single-stage Linear Kalman filter (LKF) estimates the full parameter set in one block, extending prior LKF formulations limited to diagonal scale factors. Second, a cascaded LKF + UKF architecture separates misalignment from non-orthogonality: the LKF estimates linear parameters (bias, scale factor, and non-orthogonality), while an Unscented Kalman filter (UKF) estimates misalignment angles from pre-calibrated measurements. The methods are validated with 6U nanosatellite simulations and in-orbit telemetry from Connecta IoT-15 and IoT-16 during spin and nadir pointing maneuvers. Results show that the LKF and LKF + UKF yield lower magnetic-field vector error than TWOSTEP, while TWOSTEP achieves lower norm residuals, confirming that norm residuals alone are insufficient when misalignment is present. The cascaded method provides consistent misalignment separation in spin maneuvers, but under limited excitation in nadir pointing, its performance degrades and remains comparable to the single-stage LKF. These findings demonstrate practical onboard calibration of all magnetometer error sources for nanosatellites.
Benzer Tezler
- Bentonitlerde değişebilir katyonların katman yapısına etkilerinin x-ışınları kırınım yöntemi ile incelenmesi
Başlık çevirisi yok
İLHAN AKSOY
Doktora
Türkçe
1986
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİZAMETTİN ARMAĞAN
- Enez kili ve asitle etkileşmesinin kristal yapı bakımından x-ışını kırınım yöntemi ile incelenmesi
Başlık çevirisi yok
NEZİHE ÇALIŞKAN
Doktora
Türkçe
1986
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİZAMETTİN ARMAĞAN
- Tekstil boyamacılığında atık flottede boyama imkanları üzerine araştırma
Başlık çevirisi yok
MEHMET YAKARTEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KERİM DURAN
- Effect of chymotrypsin on M1 type pyruvate kinase from rabbit muscle and L-type from sheep liver
Başlık çevirisi yok
NİLAY BAŞARAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
BiyokimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyokimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MERAL YÜCEL
- Çukurova bölgesinde biyoklimatik veriler kullanılarak açık ve yeşil alan sistemlerinin belirlenmesi ilkeleri üzerinde bir araştırma
A research on the determination of the principles in open and green spaces systems by using the bioclimatic data in Çukurova region
MEHMET FARUK ALTUNKASA
Doktora
Türkçe
1987
Çevre MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDOĞAN GÜLTEKİN