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A robust navigation filter fusing delayed measurements from multiple sensors and its application to spacecraft rendezvous

Frei, Heike und Burri, Matthias und Rems, Florian und Risse, Eicke-Alexander (2022) A robust navigation filter fusing delayed measurements from multiple sensors and its application to spacecraft rendezvous. Advances in Space Research, 72 (7), Seiten 2874-2900. Elsevier. doi: 10.1016/j.asr.2022.10.025. ISSN 0273-1177.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Kurzfassung

A filter is an essential part of many control systems. For example guidance, navigation and control systems for spacecraft rendezvous require a robust navigation filter that generates estimates of the state in a smooth and stable way. This is important for a safe spacecraft navigation within rendezvous missions. Delayed, asynchronous measurements from possibly different sensors require a new filter technique which can handle these different challenges. A new method is developed which is based on an Extended Kalman Filter with several adaptations in the prediction and correction step. Two key aspects are extrapolation of delayed measurements and sensor fusion in the filter correction. The new filter technique is applied on different close-range rendezvous examples and tested at the hardware-in-the-loop facility EPOS 2.0 (European Proximity Operations Simulator) with two different rendezvous sensors. Even with realistic delays by using an ARM-based on-board computer in the hardware-in-the-loop tests the filter is able to provide accurate, stable and smooth state estimates in all test scenarios.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/189938/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A robust navigation filter fusing delayed measurements from multiple sensors and its application to spacecraft rendezvous
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Frei, HeikeHeike.Frei (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0836-9171NICHT SPEZIFIZIERT
Burri, MatthiasMatthias.Burri (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1921-0625NICHT SPEZIFIZIERT
Rems, FlorianFlorian.Rems (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6324-506XNICHT SPEZIFIZIERT
Risse, Eicke-AlexanderEicke-Alexander.Risse (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 Oktober 2022
Erschienen in:Advances in Space Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:72
DOI:10.1016/j.asr.2022.10.025
Seitenbereich:Seiten 2874-2900
Verlag:Elsevier
ISSN:0273-1177
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Navigation filter, Delayed measurements, Sensor fusion, Hardware-in-the-loop test, Rendezvous
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt RICADOS [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Raumflugbetrieb und Astronautentraining > Raumflugtechnologie
Hinterlegt von: Frei, Heike
Hinterlegt am:11 Nov 2022 14:33
Letzte Änderung:04 Sep 2023 11:53

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