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Precise Beam Steering Using a Hemispherical Gimbal for the Cube1G Laser Communication Terminal

Rüddenklau, René und Rodeck, Lukas Rupert und Zeihsel, Hannes Simon (2026) Precise Beam Steering Using a Hemispherical Gimbal for the Cube1G Laser Communication Terminal. 24th European Control Conference (ECC), 2026-07-07 - 2026-07-10, Reykjavík, Island.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
824kB

Kurzfassung

Free-space optical communications on CubeSats demands compact and precise pointing systems that minimize dependence on satellite body attitude. This paper presents the design and validation of a gimbaled-prism coarse pointing assembly for the Cube1G mission, enabling hemispherical pointing on CubeSat scale. The mechanism uses direct-drive brushless DC motors with absolute encoders for azimuth (356 deg) and elevation (80 deg) control, integrated with a compact launch-lock system. A hierarchical control strategy combines a cascaded servo loop for current, velocity, and position control with an s-curve profiler for smooth ephemerisbased tracking. During acquisition, a pre-deformed spiral scan compensates for the gimbals spherical coordinates, and once the beacon is detected, a quadrant photodiode-based PI loop closes the optical feedback. Experimental validation shows the emission of low mechanical vibration (dominant at 100 Hz) during a full rotation and stable closed-loop performance. The coarse pointing assembly maintains open loop pointing within the field of view for accelerations up to 1 rev s−2 and velocities up to 0.1 rev s−1. For the closed-loop tracking phase, a total optical mean pointing error of 11.1 µrad is maintained.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223848/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Precise Beam Steering Using a Hemispherical Gimbal for the Cube1G Laser Communication Terminal
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Rüddenklau, RenéRene.Rueddenklau (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2876-8591NICHT SPEZIFIZIERT
Rodeck, Lukas Rupertlukas.rodeck (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zeihsel, Hannes Simonhannes.zeihsel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-8899-176XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 April 2026
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:akzeptierter Beitrag
Stichwörter:coarse pointing assembly, free-space optical communications, CubeSat, pointing, acquisition and tracking
Veranstaltungstitel:24th European Control Conference (ECC)
Veranstaltungsort:Reykjavík, Island
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:7 Juli 2026
Veranstaltungsende:10 Juli 2026
Veranstalter :European Control Association (EUCA)
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - SeRANIS/OpsSat Studie
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation
Institut für Kommunikation und Navigation > Optische Satellitenlinks
Hinterlegt von: Rüddenklau, René
Hinterlegt am:14 Jul 2026 17:11
Letzte Änderung:14 Jul 2026 17:11

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