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Carrier Phase Based Relative Positioning above the GNSS Constellations

Kahr, Erin und O'Keefe, Kyle und Filippi, Hannes (2018) Carrier Phase Based Relative Positioning above the GNSS Constellations. In: Proceedings of the 31st International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, ION GNSS+ 2018, Seiten 1675-1690. ION GNSS+ 2018, 2018-09-24 - 2018-09-28, Miami, FL. doi: 10.33012/2018.15895.

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Kurzfassung

Carrier phase based GNSS relative positioning is explored for formation flying spacecraft in highly elliptical orbits. A relative positioning filter is presented which is capable of handling the challenges unique to above -the-constellation positioning, in particular sparse measurements and poor positioning geometry. For the first time, the achievable performance is tested using a variety of different receiver types, and the immediate and significant impact of the receiver choice on the relative positioning problem is demonstrated. It is found that while a 10 cm level relative positioning solution can be demonstrated thro ughout the orbit, this is only possible under ideal conditions when sufficient measurements are available for a position fix at nearly every epoch, and when no maneuvers are conducted during the apogee arc. With maneuvers the relative positioning accuracy decreases to meter level. When a less ideal receiver is used, capable of constant tracking of at least one GNSS satellite but with infrequent position fixes, the relative position accuracy in the presence of maneuvers is degraded to the 10 meter level, and when a standard receiver is used subject to frequent long data gaps, the solution is unstable and the relative positioning solution in the presence of maneuvers is only accurate to the 100 meter level. It is further demonstrated that maneuvers handling and outlier detection both have a dramatic impact on the achievable relative positioning performance. Maneuver uncertainties increase the covariance of the relative position and make the filtered solution susceptible to measurement and model errors even when sufficient measurements are available to recover quickly. As the number of measurements decreases, outlier and cycle slip detection also present a substantial challenge.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/124366/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Carrier Phase Based Relative Positioning above the GNSS Constellations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kahr, ErinDLR/GSOCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
O'Keefe, KyleUniv. of CalgaryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Filippi, HannesRUAGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2018
Erschienen in:Proceedings of the 31st International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, ION GNSS+ 2018
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.33012/2018.15895
Seitenbereich:Seiten 1675-1690
Status:veröffentlicht
Stichwörter:GPS, HEO, relative navigation
Veranstaltungstitel:ION GNSS+ 2018
Veranstaltungsort:Miami, FL
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:24 September 2018
Veranstaltungsende:28 September 2018
Veranstalter :Institute of Navigation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Infrastruktur und Unterstützung für Raumflugbetrieb (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Raumflugbetrieb und Astronautentraining
Hinterlegt von: Montenbruck, Dr.rer.nat.hab. Oliver
Hinterlegt am:10 Dez 2018 16:48
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:28

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