Modeling of Two-axis Miniature Fine Sun Sensor for Accuracy Improvement

Sun sensors are frequently implemented by satellites for attitude sensing, due to its simple manufacturability and light weight. A modeling of sun sensors has an important effect on the accuracy of satellite attitude determination. This paper addresses a new modeling of a 2-axis miniature fine sun sensor with improved accuracy. Unlike other previous algebraic modeling methods, the newly suggested physical modeling method takes into account the shadowing effect of the slit thickness. It was shown that a newly proposed sun sensor modeling provides a substantial accuracy improvement of 29% compared to the generic algebraic modeling. The proposed sensor modeling was validated using 2-axis fine sun sensors with FOV(Field of View) of ${\pm}60^{\circ}$ mounted on HAUSAT-2 small satellite, currently under development by SSRL(Space System Research Lab.) at Hankuk Aviation University, Korea.

정밀도 향상을 위한 2축 소형 정밀 태양센서의 모델링

태양센서는 제작이 용이하고 가벼워 위성의 자세센서로 많이 사용되며 센서 모델의 정밀도는 위성의 자세결정 정밀도에 큰 영향을 미친다. 따라서 본 논문에서는 정밀도 향상을 위한 2축 소형 태양센서 모델링 방식을 새롭게 제안하였다. 제안된 센서 모델링 방식은 기존 수학적 모델링 방식에서는 고려되지 않았던 슬릿 두께가 센서 출력에 영향을 주는 그림자 효과(shadow effect)를 고려한 물리적 모델링 방식이다. 또한 기존의 수학적 모델링 방식과의 비교를 통해 제안된 방식의 성능을 검증하였다. 새롭게 제안된 모델을 사용하면 기존 방식보다 정밀도가 약 29% 증가함을 확인할 수 있었다. 제안된 센서 모델은 현재 한국항공대학교 우주시스템연구실에서 개발 중인 HAUSAT-2 위성에 탑재될 ${\pm}60^{\circ}$의 시야각을 갖는 2축 고정밀 태양센서를 대상으로 검증하였다.