Präzise Orbitbestimmung

Wahlfach, Modulnummer: 1202

 

Dozent:  Prof. Dr. Thomas Pany

Übungsleitung:  Mathias Philips-Blum

 

 

Termine

  • Vorlesung: jeden Dienstag, beginnend am 09.01.2018, von 16:45Uhr bis 18:15Uhr, HS 33/1201
  • Übung: jeden zweiten Montag, beginnend am 15.01.2018, von 15:00Uhr bis 16:30Uhr, Rechenzentrum, Pool 1

 

Wichtige Ankündigung: Diese Lehrveranstaltung findet aufgrund zu geringer Teilnehmerzahl im WTS 2018 NICHT statt.

 

Inhalt:
GNSS ist in diesem Bereich der Raumfahrt eine Zukunftstechnologie, da es die Möglichkeit liefert, eine präzise Position im All autonom zu bestimmen und zusätzlich vergleichsweise kostengünstig ist. Jedoch unterscheiden sich die Anforderungen an den GNSS-Empfänger in der Raumfahrt teilweise grundlegend von jenen an herkömmliche Empfänger (zB. KFZ-Navi). Zum einen sind die Anforderungen an den Formfaktor, Gewicht und Stromverbrauch zu nennen sowie auch die Strahlungsrobustheit. Zum anderen unterscheiden sich die empfangenen Signale durch die teilweise geringe Signalleistung, die hohe Signaldynamik und die schlechte Sichtbarkeit der GNSS-Satelliten.

Das Kernelement eines Satelliten-GNSS-Empfängers ist es, die gute Vorhersagbarkeit der Bewegung im Weltall (die im Wesentlichen durch Keplerbahnen gegeben ist) in die Signalverarbeitung zu integrieren. Es ist das Ziel der Vorlesung und Übung einen existierenden kommerziellen Softwareempfänger für den Anwendungsfall eines Raketenstarts und LEO-Satelliten zu konfigurieren und um ein einfaches POD Modul zu erweitern. Das Modul wird in MATLAB erstellt und an den Empfänger angebunden.

 

Organisatorisches &  Literatur

  1.  Überblick
    1. Launcher
    2. ATV
    3. LEO/GEO
    4. Marktsegments, Ausblick
  2. GNSS-Empfang im Weltraum
    1. Linkbudget
    2. Antennendiagramm
    3. Space Service Volume
  3. Akquisition von Signalen mit geringer Leistung
    1. Wiederholung der math. Grundlagen
    2. Dopplersuchraum
    3. Übung 1: Adaption eines GNSS-Softwareempfängers zur Detektion von GNSS im LEO
  4. GNSS-Signalverfolgung
    1. Adaption von Trackingloops bei hoher Dynamik
    2. Stützung durch Bahnprädiktion
    3. Übung 2: Adaption eines GNSS-Softwareempfängers zur Signalverfolgung im LEO
  5. Standard Orbit-Kalmanfilter
    1. Wiederholung Keplerelemente
    2. Herleitung der Filtergleichung
    3. Wahl des prozessrauschens
    4. Übung 3: Glättung einer SPP-Lösung mit einem Kalmanfilter (Matlab)
  6. Modellierung weiterer Kräfte
    1. Schwerefeld(er)
    2. Strahlungsdruck
    3. Luftreibung
  7. Einführung in die Orbit Determination Toolbox (ODTBX) (Matlab Paket der NASA)
    1. Aufbau
    2. Übung 4: Konfiguration eines einfachen Beispiels (GNSS+Kalmanfilter)
  8. Analyse ausgewählter Missionen
    1. Kommerzieller Empfänger auf LEO (Technologie-Erprobungs-Träger 1), DLR-Mission
    2. Formationsflug im HEO: NASAs Magnetospheric Multiscale (MMS) mission
    3. Lunar Return
  9. Überblick über GNSS-Empfänger
    1. NAVIGATOR
    2. MOSAIC
    3. AGGA-4
  10. Fragen/Zusammenfassung