GPS-erweitertes Onboard-Navigationssystem (GEONS)

Während die vom Standard-GPS-Dienst berechnete Echtzeitpositionierung für einige Anwendungen an Bord angemessen ist, sind inhärente Positionsdiskontinuitäten für hochpräzise Instrumentenanwendungen nicht akzeptabel, wie z. B. die Vorhersage des Betrachtungszeitraums und die Manöverplanung, die beide Berechnungen sind, die eine kontinuierliche Vorhersage erfordern des Raumfahrzeugzustands. Die Positionsbestimmung in Echtzeit erfordert auch gleichzeitige Messungen von vier GPS-Satelliten, ein limitierender Faktor, der berücksichtigt werden muss.

Die GEONS-Software verarbeitet Daten von Standard-GPS-Empfängern, Bordkommunikationsgeräten und/oder Lagesensoren und erstellt so genaue absolute und relative Navigationslösungen in Echtzeit. Andere Funktionen, einschließlich der Manöversteuerung an Bord und der relativen Navigation zum Halten von Formationen, werden ebenfalls von GEONS unterstützt. Alle Informationen stehen Wissenschaftlern schnell zur Verfügung, wenn sie in den Downlink-Telemetriestrom aufgenommen werden.

GEONS bietet hochwertige Lösungen mit weniger als vier sichtbaren GPS-Raumfahrzeugen, indem es einen erweiterten Kalman-Filter (EKF) verwendet, der mit physikalisch repräsentativen Modellen für Schwerkraft, atmosphärischen Widerstand, Sonnenstrahlungsdruck, Uhrenabweichung und Drift erweitert wird, um eine genaue Zustandsschätzung und a realistische Zustandsfehlerkovarianz. GEONS integriert die Informationen aus allen vergangenen Messungen, die sorgfältig mit den GEONS-Daten der physikalischen Modelle, die diese Messungen steuern, abgeglichen wurden, um eine optimale Schätzung der Umlaufbahn des Raumfahrzeugs zu erstellen. Das High-Fidelity-Zustandsdynamikmodell von GEONS reduziert die Empfindlichkeit gegenüber Messfehlern und liefert hochgenaue Geschwindigkeitsschätzungen, die eine genaue Zustandsvorhersage bei Signalausfällen oder verschlechterter Abdeckung ermöglichen.

Die autonome Navigation reduziert die Gesamtmissionskosten, indem sie die Notwendigkeit routinemäßiger, bodengestützter Orbitbestimmung und spezieller Tracking-Dienste überflüssig macht, und ist für fortschrittliche Missionskonzepte wie den Satellitenformationsflug erforderlich. GEONS wurde für den autonomen Betrieb innerhalb der sehr begrenzten Ressourcen eines Bordcomputers entwickelt. Autonome Initialisierung und erweiterte Fehlererkennungsfähigkeiten werden unter Verwendung sofortiger geometrischer GPS-Lösungen implementiert.

Durch die Einbeziehung von Informationen aus früheren Messungen liefert GEONS selbst bei einem sichtbaren GPS-Raumfahrzeug und selbst bei Signalausfällen oder verschlechterter Abdeckung hochgenaue Umlaufbahnschätzungen. Zusätzlich verarbeitet GEONS Doppler-Messdaten von Onboard-Lagesensoren. Diese verschiedenen Arten von Messungen sind alle in die GEONS-Software integriert, wodurch ein Navigationssystem entsteht, das in der Lage ist, mehrere Orbitregime und Navigationssubsysteme zu handhaben, ohne dass zusätzliche Hardware erforderlich ist. Die Fusion dieser Datentypen erhöht die Systemstabilität und -zuverlässigkeit und ermöglicht eine sanfte Degradation, wenn eine Komponente während des Orbits ausfällt.

Die NASA sucht aktiv nach Lizenznehmern zur Kommerzialisierung dieser Technologie. Bitte wenden Sie sich an den Licensing Concierge der NASA unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! JavaScript muss aktiviert werden, damit sie angezeigt werden kann. oder rufen Sie uns unter 202-358-7432 an, um Lizenzierungsgespräche zu initiieren. Folgen Sie diesem Link hier für mehr Informationen.