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GPS-Based Relative Navigation for the Proba-3 Formation Flying Mission

Ardaens, Jean-Sebastien und D'Amico, Simone und Cropp, Alexander (2013) GPS-Based Relative Navigation for the Proba-3 Formation Flying Mission. Acta Astronautica, 91, Seiten 341-355. Elsevier. doi: 10.1016/j.actaastro.2013.06.025. ISSN 0094-5765.

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Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576513002154

Kurzfassung

The primary objective of the Proba-3 mission is to build a solar coronagraph composed of two satellites flying in close formation on a high elliptical orbit and tightly controlled at apogee. Both spacecraft will embark a low-cost GPS receiver, originally designed for low-Earth orbits, to support the mission operations and planning during the perigee passage, when the GPS constellation is visible. The paper demonstrates the possibility of extending the utilization range of the GPS-based navigation system to serve as sensor for formation acquisition and coarse formation keeping. The results presented in the paper aim at achieving an unprecedented degree of realism using a high-fidelity simulation environment with hardware-in-the-loop capabilities. A modified version of the flight-proven PRISMA navigation system, composed of two single-frequency Phoenix GPS receivers and an advanced real-time onboard navigation filter, has been retained for this analysis. For several-day long simulations, the GPS receivers are replaced by software emulation to accelerate the simulation process. Special attention has been paid to the receiver link budget and to the selection of a proper attitude profile. Overall the paper demonstrates that, despite a limited GPS tracking time, the onboard navigation filter gets enough measurements to perform a relative orbit determination accurate at the centimeter level at perigee. Afterwards, the orbit prediction performance depends mainly on the quality of the onboard modeling of the differential solar radiation pressure acting on the satellites. When not taken into account, this perturbation is responsible for relative navigation errors at apogee up to 50 m. The errors can be reduced to only 10 m if the navigation filter is able to model this disturbance with 70% fidelity.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/88026/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:GPS-Based Relative Navigation for the Proba-3 Formation Flying Mission
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ardaens, Jean-SebastienJean-Sebastien.Ardaens (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
D'Amico, Simonesimone.damico (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cropp, Alexanderalexander.cropp (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2013
Erschienen in:Acta Astronautica
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:91
DOI:10.1016/j.actaastro.2013.06.025
Seitenbereich:Seiten 341-355
Verlag:Elsevier
ISSN:0094-5765
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Formation flying; Highly elliptical orbit; GPS navigation
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 - Vorhaben Infrastruktur und Unterstützung für Raumflugbetrieb (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Raumflugbetrieb und Astronautentraining
Hinterlegt von: Ardaens, Jean-Sebastien
Hinterlegt am:03 Feb 2014 15:37
Letzte Änderung:21 Nov 2023 14:04

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