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Prototype of a Workflow for a Digital Twin in Small Satellite Operations

Kling, Ulrich Rolf und Hiebl, David und Kura, Matthias und Pizzuto, Luca und Campanelli, Michele und Ziegler, Spencer Wilson (2024) Prototype of a Workflow for a Digital Twin in Small Satellite Operations. 75th International Astronautical Congress (IAC2024), 2024-10-14 - 2024-10-18, Mailand, Italien.

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

Offizielle URL: https://iafastro.directory/iac/proceedings/IAC-24/

Kurzfassung

The Digital Twin (DT) is a concept where a physical object is linked to a digital representation of itself. This digital representation consists of the data generated by the real object. This paper presents how a DT could be defined for satellite operations starting from a characterisation from literature. The developed prototype workflow shows exemplarily how a DT can be introduced into satellite operations to achieve a high level of automation and autonomy. This includes to be able to analyse the received telemetry data of a satellite automatically. To demonstrate the proposed architecture and workflow, the NASA Operational Simulator for Small Satellites (NOS3) is used. With NOS3 a satellite can be simulated orbiting the earth. Commands can be sent to the satellite and telemetry is received from it. A simulation model for the Electrical Power System (EPS) including solar panels and battery was implemented into NOS3. The resulting telemetry of the EPS is analysed automatically by a machine learning algorithm, which was trained with data for nominal operation of the EPS. In a first step, a failure of a solar panel is introduced to simulate incorrect behaviour of the satellite. Using the implemented architecture of the DT, the satellite telemetry is analysed and the abnormal behaviour of the satellite is detected. A prepared command is sent to the satellite. In comparison to an onboard fault detection, isolation, and recovery mechanism, the anomaly detection can identify the anomaly without a limit of a parameter is violated. This first prototype shows how the automation workflow with a DT can be implemented and tested for small satellite operations.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/212101/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Prototype of a Workflow for a Digital Twin in Small Satellite Operations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kling, Ulrich RolfUlrich.Kling (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hiebl, Daviddavid.hiebl (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kura, Matthiasmatthias.kura (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pizzuto, Lucaluca.pizzuto (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Campanelli, Michelemichele.campanelli (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ziegler, Spencer WilsonSpencer.Ziegler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-1420-3989NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Oktober 2024
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Satellite Operations, Digital Twin, Automation, Autonomy, Operational Simulation, Machine Learning
Veranstaltungstitel:75th International Astronautical Congress (IAC2024)
Veranstaltungsort:Mailand, Italien
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:14 Oktober 2024
Veranstaltungsende:18 Oktober 2024
Veranstalter :International Astronautical Federation
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 - Entwicklung Zukünftiger GNSS Technologien und Dienste
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Galileo Kompetenzzentrum
Hinterlegt von: Ziegler, Spencer Wilson
Hinterlegt am:17 Mär 2025 08:58
Letzte Änderung:17 Mär 2025 08:58

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