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Prototyping Cooperative Radio Navigation for Planetary Exploration with Software-Defined Radios

Pöhlmann, Robert und Staudinger, Emanuel und Zhang, Siwei und Broghammer, Fabio und Dammann, Armin (2025) Prototyping Cooperative Radio Navigation for Planetary Exploration with Software-Defined Radios. In: 2025 IEEE Aerospace Conference, AERO 2025. IEEE Aerospace Conference, 2025-03-01 - 2025-03-08, Big Sky, MT, USA.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
7MB

Kurzfassung

Reliable radio communications as well as position, navigation and timing (PNT) are crucial for planetary exploration missions. Prototyping, experiments and analogue missions are vital to increase the technology readiness level (TRL). Software-defined radios (SDRs) are perfectly suited for such tasks due to their flexibility and comparably low implementation effort. With the this paper, we introduce a software architecture for cooperative radio navigation, which can be adapted for different experiments and hardware setups. We showcase three measurements and experiments in analogue environments with distinct requirements. First, we show how accurate time-offlight (ToF) measurements can be achieved with single-channel SDRs and present radio channel and ranging measurements inside a lava tube. Second, we introduce a coherent multichannel SDR setup for direction-of-arrival (DoA) estimation and demonstrate cooperative radio navigation of robotic rovers on a volcano. Third, we present a two-channel SDR for hybrid lunar navigation, capable of simultaneously performing ranging with neighboring nodes and receiving satellite navigation signals. We conclude that, with careful setup and calibration, SDRs are well suited to develop flexible and accurate radio navigation systems.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/211215/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Prototyping Cooperative Radio Navigation for Planetary Exploration with Software-Defined Radios
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pöhlmann, RobertRobert.Poehlmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7362-9406NICHT SPEZIFIZIERT
Staudinger, EmanuelEmanuel.Staudinger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9601-2887NICHT SPEZIFIZIERT
Zhang, SiweiSiwei.Zhang (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Broghammer, Fabiofabio.broghammer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0613-8348NICHT SPEZIFIZIERT
Dammann, ArminArmin.Dammann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7112-1833NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:März 2025
Erschienen in:2025 IEEE Aerospace Conference, AERO 2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:akzeptierter Beitrag
Stichwörter:software-defined radio, radio navigation, planetary exploration, cooperative navigation, hybrid navigation, ranging, direction-of-arrival, radio propagation, analogue mission, experiment, lava tube, volcano
Veranstaltungstitel:IEEE Aerospace Conference
Veranstaltungsort:Big Sky, MT, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:1 März 2025
Veranstaltungsende:8 März 2025
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
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Nachrichtensysteme
Institut für Kommunikation und Navigation
Hinterlegt von: Pöhlmann, Robert
Hinterlegt am:13 Jan 2025 15:42
Letzte Änderung:13 Jan 2025 15:42

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