Zustandsschätzung von Satellitenbewegungen mittels Kalman-Filterung

Abstract

Im Rahmen der DARA-Studie zu einem Servicing-Satelliten wurde im Labor des Instituts für Robotik und Systemdynamik des DLR in Oberpfaffenhofen eine Simulationsumgebung aufgebaut, die eine Nachbildung des zugrundegelegten Szenarios erlaubt. Dabei bildet ein Industrieroboter die Bewegung des vom Experimentellen Servicing Satelliten (ESS) einzufangenden Zielsatelliten ab, während ein zweiter Industrieroboter die Bewegungen des auf ESS vorhandenen Manipulatorarms vollführt. Die Bewegung des Zielsatelliten ergibt sich aus einer Simulation des dynamischen Verhaltens, während der Manipulatorarm auf des Basis von Sensorinformationen einer Videokamera kommandiert wird. Um auch bei Ausfällen der Sensordaten eine zuverlässige Kommandierung zu gewährleisten, erfolgt eine Zustandsschätzung der Zielsatellitenbewegung auf der Grundlage eines Kalman-Filters. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die dynamische Bewegungsgleichung aufgestellt und das entsprechende Schätzverfahren mit den erforderlichen Parametern implementiert. Eine Anwendung innerhalb der Simulationsumgebung des Labors erfolgte für zwei unterschiedliche Szenarien. Es erfolgte eine Gegenüberstellung der über die Zustandsschätzung erhaltenen Lagedaten mit den tatsächlich vorliegenden mit einer entsprechenden Diskussion dieser Ergebnisse.