Bordautonome Navigation von LEO-Satelliten mittels Magnetometer- und Landmarkenmessungen

Abstract

Die Arbeit ist eine Dissertation aus dem Fachbereich Luft- und Raumfahrttechnik. Ziel der Arbeit war die Konzeption und Entwicklung eines Navigationsfilters auf der Basis von Magnetfeld- und Landmarkenmessungen. Die Arbeit beschreibt den Filterentwurf, basierend auf einem erweiterten Kalman Filter. Zur Optimierung der Struktur des Filters, bezüglich der komplexen und gekoppelten Messung und der Bahn-Lage Beschreibung im Filter, sind Verbesserungen und Änderungen am allgemeinen Algorithmus des EKF notwendig gewesen, implementiert und ausgiebig getestet wurden. Ausgehend von diesem Entwurf wurde das Filter mittels Magnetfeld- und Landmarkenmessungen durch umfangreiche Simulationen getestet. Neben den prinzipiellen Eigenschaften, wie erreichbare Genauigkeit, Stabilität und Einschwingverhalten, ist vor allem der Einfluss potenzieller Störgrössen, wie Prädiktions- und Messfehler, untersucht worden. Die Magnetfeldnavigation konnte ausserdem durch reale Messdaten des Satelliten ROSAT verifiziert werden. Im letzten Schritt wurde die Fusion beider Verfahren in einem Filter näher untersucht. Dabei wurden zum einen mögliche Fusionsoptionen diskutiert, die zu erwartende Verbesserung analysiert und das daraus abzuleitende Filter- Tuning durchgeführt. Die daraus resultierende Filterstruktur wurde ebenfalls aufgebaut und durch umfangreiche Simulationen getestet.