elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Improved Modeling for Hybrid Accelerometers Onboard Future Satellite Gravity Missions

HosseiniArani, Alireza und Tennstedt, Benjamin und Schilling, Manuel und Knabe, Annike und Beaufils, Quentin und Romeshkani, Mohsen und Wu, Hu und Kupriyanov, Alexey und Pereira dos Santos, Franck und Schön, Steffen und Müller, Jürgen (2022) Improved Modeling for Hybrid Accelerometers Onboard Future Satellite Gravity Missions. 44th COSPAR Scientific Assembly, 2022-07-16 - 2022-07-24, Athen, Griechenland.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
1MB

Offizielle URL: https://app.cospar-assembly.org/2022/browser/presentation/31687

Kurzfassung

Cold Atom Interferometry (CAI) has proven to be a very efficient technique to achieve high sensitivity for absolute inertial sensing. It is proposed to use CAI accelerometers onboard future generations of satellite gravimetry missions to provide long-term stability and precise measurements of the non-gravitational forces acting on the satellites. This would reduce the overall instrumental errors and improve our knowledge of the Earth gravity field and its change over time. This would allow a better understanding of climate change processes and various geophysical phenomena (e.g. post-glacial rebound). Even though the accuracy and long-term stability of CAI-based accelerometers seem promising, they suffer from long dead times and a comparatively small dynamic range of the sensor. One promising way to handle those drawbacks is to use them in hybrid combination together with a conventional electrostatic accelerometer. We have previously discussed a specific possible solution to employ the measurements of a CAI accelerometer together with a classical accelerometer by applying a Kalman filter Framework which had already shown an improved navigation solution with respect to a reference trajectory. Here, we implement an improved CAI modeling in the simulation to consider the in-flight conditions of a GRACE-like gravimetry mission (e. g. the impact of satellite rotation and gravity gradients) on the CAI measurements. The noise model is also improved to generate more realistic simulated measurements, by considering the impact of different noise sources (e.g. shot noise, detection noise, laser frequency noise and the vibration of the reference mirror). We then perform a closed-loop simulation in which we employ measurements of a CAI accelerometer together with a conventional Inertial Measurement Unit (IMU) using the improved Kalman filter framework and we compare the combined accuracy in the determination of the non-gravitational forces. In addition, we perform simulations using two or three CAI axes. We also study the possibility of having a CAI with a very long interrogation time (>10 seconds) and discuss the challenges and potential improvements. Finally, we compare the recovered gravity field for the various test cases with GRACE solutions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/192268/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Improved Modeling for Hybrid Accelerometers Onboard Future Satellite Gravity Missions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
HosseiniArani, AlirezaInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannoverhttps://orcid.org/0000-0002-5080-7094NICHT SPEZIFIZIERT
Tennstedt, BenjaminInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannoverhttps://orcid.org/0000-0003-4362-0667NICHT SPEZIFIZIERT
Schilling, ManuelManuel.Schilling (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9677-0119NICHT SPEZIFIZIERT
Knabe, AnnikeInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannoverhttps://orcid.org/0000-0002-6603-8648NICHT SPEZIFIZIERT
Beaufils, QuentinLNE--SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, 61, avenue de l'Observatoire, F--75014 PARIS, France, Paris, FRANCENICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Romeshkani, MohsenInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wu, HuLUH, Leibniz University of Hannoverhttps://orcid.org/0000-0002-2585-5123NICHT SPEZIFIZIERT
Kupriyanov, AlexeyInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannover, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-0743-5889NICHT SPEZIFIZIERT
Pereira dos Santos, FranckLNE--SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, 61, avenue de l'Observatoire, F--75014 PARIS, France, Paris, FRANCEhttps://orcid.org/0000-0003-0659-5028NICHT SPEZIFIZIERT
Schön, SteffenInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannoverhttps://orcid.org/0000-0002-5042-6742NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, JürgenInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannover, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-1247-9525NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:quantum sensing, cold atom interferometry, accelerometer, GRACE
Veranstaltungstitel:44th COSPAR Scientific Assembly
Veranstaltungsort:Athen, Griechenland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:16 Juli 2022
Veranstaltungsende:24 Juli 2022
Veranstalter :Committee on Space Research
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 - Inertial Sensing for Space Applications
Standort: Hannover
Institute & Einrichtungen:Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik > Satellitengeodäsie und geodätische Modellierung
Hinterlegt von: Schilling, Manuel
Hinterlegt am:19 Dez 2022 08:23
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:53

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.