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Swarm Navigation in Lunar Caves: The First Proof-of-Concept Mission on Lanzarote

Zhang, Siwei und Broghammer, Fabio und Staudinger, Emanuel und Pöhlmann, Robert und Gentner, Christian und Schmidhammer, Martin und Dammann, Armin (2025) Swarm Navigation in Lunar Caves: The First Proof-of-Concept Mission on Lanzarote. In: 2025 IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium, PLANS 2025. IEEE/ION PLANS, 2025-04-28 - 2025-05-01, Salt Lake City, USA.

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Kurzfassung

Exploring lunar lava caves is currently under research spotlight. Those caves could serve as perfect shelters to the astronauts and instruments from dramatic temperature variation and space radiation. However, so far, human has only little knowledge about those lunar caves. Robotic swarm is an emerging technology suitable for rapidly exploring large lunar caves. With the ability of autonomous trajectories optimization, the swarm can gather spatial-temporal information most efficiently. The nodes in swarm compose a self-organized radio network, providing multi-hop communications, precise time and position references without additional infrastructures like GNSSs or base stations. In addition, the swarm can utilize either extra sensors, or the communication signals that propagate in the network for environmental sensing. At the German Aerospace Center (DLR), we design compact and portable nodes with UWB technology for decentralized timing, position and environmental sensing. These nodes can be easily carried or deployed by robots, and are thus suitable for proof-of concept in space-analog missions. In this paper, we introduce our UWB swarm navigation system according to its building steps, namely, designing mission concepts, establishing self-organized network, conducting measurements, localizing the nodes, and radio-sensing the environment. Then we share some insights on the first lunar-analog swarm cave navigation mission conducted in the lava cave Cueva de los Naturalistas, Lanzarote, 2023, to demonstrate the navigation ability of our swarm.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/212589/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Swarm Navigation in Lunar Caves: The First Proof-of-Concept Mission on Lanzarote
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zhang, Siweisiwei.zhang (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4390-458XNICHT SPEZIFIZIERT
Broghammer, Fabiofabio.broghammer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0613-8348NICHT SPEZIFIZIERT
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
Gentner, ChristianChristian.Gentner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4298-8195NICHT SPEZIFIZIERT
Schmidhammer, Martinmartin.schmidhammer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9345-142XNICHT SPEZIFIZIERT
Dammann, ArminArmin.Dammann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7112-1833NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:April 2025
Erschienen in:2025 IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium, PLANS 2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:akzeptierter Beitrag
Stichwörter:swarm navigation, network localization, ISAC, lunar cave, space exploration
Veranstaltungstitel:IEEE/ION PLANS
Veranstaltungsort:Salt Lake City, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:28 April 2025
Veranstaltungsende:1 Mai 2025
Veranstalter :IEEE/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 - Schwarmnavigation
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation
Institut für Kommunikation und Navigation > Nachrichtensysteme
Hinterlegt von: Zhang, Siwei
Hinterlegt am:10 Feb 2025 15:51
Letzte Änderung:25 Feb 2025 16:29

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