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Autonomous Satellite System Synchronization Schemes via Optical Two-Way Time Transfer and Distributed Composite Clock

Trainotti, Christian und Dassie, Manuele und Giorgi, Gabriele und Khodabandeh, Amir und Günther, Christoph (2022) Autonomous Satellite System Synchronization Schemes via Optical Two-Way Time Transfer and Distributed Composite Clock. In: 35th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, ION GNSS+ 2022, 3646 -3661. Institute of Navigation ION. ION GNSS+ 2022, 19 Sep -23 Sep 2022, Denver, Colorado, USA. doi: 10.33012/2022.18296. ISBN 978-171387136-1.

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Offizielle URL: https://www.ion.org/publications/abstract.cfm?articleID=18296

Kurzfassung

To improve the provision of a global satellite navigation service, the German Aerospace Center (DLR) - Institute of Communication and Navigation - is proposing a next-generation global navigation satellite architecture named Kepler. Autonomous synchronization at picosecond-level is a fundamental component of the Kepler concept, achieved via two-way time transfer (TWTT) schemes enabled by optical inter-satellite links (OISLs). This level of synchronization is only achievable if relativistic effects are adequately considered. In this paper we present the synchronization scheme for Kepler: all satellites perform pairwise relativistic TWTT, providing relative clock offsets in a predefined coordinate time scale. These are then distributed across the whole constellation and are used as input for a space-based distributed clock ensemble. Each satellite realizes a local copy of the Kepler system time (KST) by steering a local oscillator, so that all satellites will tend to beat the same time, thus achieving a tight synchronization. We show how measurement noise impacts the final synchronization level, in two different designs of the Kepler architecture. Additionally, the impact of constant biases on the system time generation is analyzed. Finally, we assess the impact of the choice of constellation’s measurement topologies (open versus closed rings). The synchronization performance is expressed in terms of maximum time offset between any two satellites of the constellation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/190334/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Autonomous Satellite System Synchronization Schemes via Optical Two-Way Time Transfer and Distributed Composite Clock
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Trainotti, ChristianChristian.Trainotti (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5176-6100NICHT SPEZIFIZIERT
Dassie, ManueleManuele.Dassie (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1536-7505152054238
Giorgi, Gabrielegabriele.giorgi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0552-9790NICHT SPEZIFIZIERT
Khodabandeh, Amirakhodabandeh (at) unimelb.edu.auhttps://orcid.org/0000-0002-5051-8233NICHT SPEZIFIZIERT
Günther, ChristophChristoph.Guenther (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2022
Erschienen in:35th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, ION GNSS+ 2022
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.33012/2022.18296
Seitenbereich:3646 -3661
Verlag:Institute of Navigation ION
ISBN:978-171387136-1
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Two-way time transfer, Autonomous synchronization, Inter-satellite links, Distributed clock ensemble
Veranstaltungstitel:ION GNSS+ 2022
Veranstaltungsort:Denver, Colorado, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:19 Sep -23 Sep 2022
Veranstalter :ION
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Navigation 4.0
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Navigation
Hinterlegt von: Dassie, Manuele
Hinterlegt am:08 Dez 2022 18:53
Letzte Änderung:31 Jan 2024 18:43

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