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Enabling Distributed Low Radio Frequency Arrays - Results of an Analog Campaign on Mt. Etna

Staudinger, Emanuel und Pöhlmann, Robert und Zhang, Siwei und Dammann, Armin und Giubilato, Riccardo und Sakagami, Ryo und Lehner, Peter und Schuster, Martin J. und Dömel, Andreas und Vodermayer, Bernhard und Fonseca Prince, Andre und Wedler, Armin (2023) Enabling Distributed Low Radio Frequency Arrays - Results of an Analog Campaign on Mt. Etna. In: 2023 IEEE Aerospace Conference, AERO 2023. IEEE. IEEE Aerospace Conference, 2023-03-04 - 2023-03-11, Big Sky, Montana, US. doi: 10.1109/AERO55745.2023.10115553. ISBN 978-166549032-0. ISSN 1095-323X.

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7MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10115553

Kurzfassung

Measurement of the red-shifted 21-cm signal of neutral hydrogen, and thus observing The Dark Ages is expected to be the holy grail of 21-cm Cosmology. A Radio-telescope to observe low radio frequency signals is needed, but radio interference on Earth and Earth's ionosphere blocking these signals are limiting science investigations in this field. Hence, such a radio-telescope composed of dozens to hundreds of antennas shall be deployed on the lunar far side. Such arrays are shielded from interference from Earth and Earth's ionosphere blocking very low radio frequencies is not present. Within the Helmholtz Future Topic Project Autonomous Robotic Networks to Help Modern Societies (ARCHES) we developed necessary technologies for autonomous robotic deployment of antenna elements, modular payload box design, and robust radio-localization to enable such distributed low-frequency arrays. In particular the antennas' positions must be determined accurately, such that the array can be operated as phased array. Our developments lead to the execution of an analog-demonstration on the volcano Mt. Etna, Sicily, Italy, in June and July 2022 over the course of four weeks. We successfully demonstrated the autonomous robotic deployment of antenna elements and our decentralized real-time radio-localization system to obtain the antenna element positions. Additionally, we showed a proof-of-concept operation of the phased array comprising four antenna elements: estimating the signal direction of arrival of a radio-beacon with unknown position, and the beamforming capabilities itself, for a carrier frequency of 20 MHz. In this paper, we give insights into our developed technologies and the analog-demonstration on the volcano Mt. Etna, Sicily, Italy. We show results of the successfully executed mission and give an outlook how our developed technologies can be further used for lunar exploration.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/193235/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Enabling Distributed Low Radio Frequency Arrays - Results of an Analog Campaign on Mt. Etna
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Staudinger, EmanuelEmanuel.Staudinger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9601-2887NICHT SPEZIFIZIERT
Pöhlmann, RobertRobert.Poehlmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7362-9406NICHT SPEZIFIZIERT
Zhang, SiweiSiwei.Zhang (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4390-458XNICHT SPEZIFIZIERT
Dammann, ArminArmin.Dammann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7112-1833NICHT SPEZIFIZIERT
Giubilato, RiccardoRiccardo.Giubilato (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3161-3171NICHT SPEZIFIZIERT
Sakagami, RyoRyo.Sakagami (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0149-4378NICHT SPEZIFIZIERT
Lehner, PeterPeter.Lehner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3755-1186135237528
Schuster, Martin J.Martin.Schuster (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6983-3719NICHT SPEZIFIZIERT
Dömel, Andreasandreas.doemel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3694-5201NICHT SPEZIFIZIERT
Vodermayer, BernhardBernhard.Vodermayer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fonseca Prince, AndreAndre.FonsecaPrince (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6820-3689146582258
Wedler, ArminArmin.Wedler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8641-0163NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Mai 2023
Erschienen in:2023 IEEE Aerospace Conference, AERO 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/AERO55745.2023.10115553
Verlag:IEEE
ISSN:1095-323X
ISBN:978-166549032-0
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Analog Campaign, Analogue Campaign, Mt. Etna, Radio-Astronomy, Robotics, Wireless Communications, SLAM, Estimation, Signal Processing
Veranstaltungstitel:IEEE Aerospace Conference
Veranstaltungsort:Big Sky, Montana, US
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:4 März 2023
Veranstaltungsende:11 März 2023
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 - Schwarmnavigation, R - Planetare Exploration
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Nachrichtensysteme
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Perzeption und Kognition
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Kognitive Robotik
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Autonomie und Fernprogrammierung
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Mechatronische Systeme
Hinterlegt von: Staudinger, Dr.-Ing. Emanuel
Hinterlegt am:23 Jan 2023 16:25
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:54

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