Sistema de apontamento de antena para estação de comunicação com satélites

Abstract

O presente trabalho propõe uma arquitetura de sistema de controle de uma estação de solo para comunicação com satélites. A comunicação por satélite é de extrema importância. O uso de freqüências mais altas é cada vez mais necessário devido à sua maior disponibilidade. A comunicação em alta freqüência requer um desvio menor entre a direção de apontamento da antena e a direção real do satélite. Assim, o sistema de controlo tem um papel importante no projeto de uma estação de solo. Os principais temas de estudo são: (i) técnicas para estimar o desvio de apontamento, (ii) técnicas de controle de apontamento da antena, e (iii) modelagem da estrutura, atuadores e sensores. Como principais resultados, duas propostas foram feitas. O primeiro é a aplicação do filtro de Kalman, juntamente com uma técnica de rastreamento para estimar desvio de apontamento. Esta proposta mostrou uma melhoria significativa nos resultados quando comparada com outras técnicas de rastreamento. A segunda proposta é uma lei de controle preditivo baseado em modelo. As principais vantagens da técnica proposta são o baixo custo computacional quando comparado com outras técnicas de controle preditivo baseado em modelo, e um projeto simples em comparação comas técnicas tradicionais de controle. As propostas foram testadas avaliada por simulações. __________________________________________________________________________ ABSTRACT

The present work proposes a control system architecture of a ground station for communication with satellite. Satellite communication is of utmost importance. The usage of higher frequencies becomes increasingly necessary given their greater availability. Communication in high frequency requires a smaller deviation between the direction of the antenna pointing and the real direction of the satellite. Thus, the control system takes an important role in the design of a ground station. The main topics of study are (i) techniques to estimate the pointing deviation, (ii) antenna pointing control techniques, and (iii) modeling of the structure, actuators and sensors. As main results, two proposals are made. The first is the application of the Kalman filter along with a scanning technique to estimate pointing deviation. This proposal showed a significant improvement in the results when compared with other scanning techniques. The second proposal is a control law based on predictive model. The main advantages of the proposed technique is the low computational cost when compared with other model predictive control techniques, and a simple design compared with traditional control techniques. The proposals were tested evaluated in simulations.