GPS-verbeterd navigatiesysteem aan boord (GEONS)

Hoewel realtime positionering berekend door standaard GPS-service voldoende is voor sommige toepassingen aan boord, zijn inherente positiediscontinuïteiten niet acceptabel voor zeer nauwkeurige instrumenttoepassingen, zoals voorspelling van de weergaveperiode en manoeuvreplanning, beide berekeningen die een continue voorspelling vereisen van de staat van het ruimtevaartuig. Realtime positionering vereist ook gelijktijdige metingen van vier GPS-satellieten, een missiebeperkende factor waarmee rekening moet worden gehouden.

De GEONS-software verwerkt gegevens van standaard GPS-ontvangers, communicatieapparatuur aan boord en/of houdingssensoren, waardoor nauwkeurige absolute en relatieve navigatieoplossingen in realtime worden geproduceerd. Andere functies, waaronder manoeuvrecontrole aan boord en relatieve navigatie voor het bijhouden van formaties, worden ook ondersteund door GEONS. Alle informatie is snel beschikbaar voor wetenschappers wanneer deze wordt opgenomen in de gedownlinkte telemetriestroom.

GEONS biedt hoogwaardige oplossingen met minder dan vier zichtbare GPS-ruimtevoertuigen door gebruik te maken van een uitgebreid Kalman-filter (EKF) aangevuld met fysiek representatieve modellen voor zwaartekracht, atmosferische weerstand, zonnestralingsdruk, klokbias en drift om nauwkeurige toestandsschatting en een realistische toestandsfoutcovariantie. GEONS neemt de informatie van alle eerdere metingen op, zorgvuldig gebalanceerd met GEONS-gegevens van de fysieke modellen die deze metingen beheersen, om een ​​optimale schatting van de baan van het ruimtevaartuig te produceren. GEONS high-fidelity toestandsdynamiekmodel vermindert de gevoeligheid voor meetfouten en biedt zeer nauwkeurige snelheidsschattingen, waardoor nauwkeurige toestandsvoorspelling mogelijk is tijdens signaaluitval of verminderde dekking.

Autonome navigatie verlaagt de totale missiekosten door de noodzaak van routinematige baanbepaling op de grond en speciale volgdiensten te elimineren, en is vereist voor geavanceerde missieconcepten zoals het vliegen met satellietformatie. GEONS is ontworpen voor autonoom gebruik binnen de zeer beperkte middelen van een boordcomputer. Autonome initialisatie en verbeterde foutdetectiemogelijkheden worden geïmplementeerd met behulp van onmiddellijke geometrische GPS-oplossingen.

Door informatie uit eerdere metingen op te nemen, biedt GEONS zeer nauwkeurige baanschattingen, zelfs met één zichtbaar GPS-ruimtevoertuig en zelfs tijdens signaalstoringen of verslechterde dekking. Daarnaast verwerkt GEONS Doppler-meetgegevens van standsensoren aan boord. Deze verschillende soorten metingen zijn allemaal opgenomen in de GEONS-software, waardoor een navigatiesysteem ontstaat dat in staat is meerdere baanregimes en navigatiesubsystemen aan te kunnen zonder dat er extra hardware nodig is. Het samenvoegen van deze gegevenstypen verhoogt de systeemstabiliteit en betrouwbaarheid en maakt een elegante degradatie mogelijk als een onderdeel tijdens een baan om de aarde faalt.

NASA is actief op zoek naar licentiehouders om deze technologie te commercialiseren. Neem contact op met NASA's Licensing Concierge via Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien. of bel ons op 202-358-7432 om licentiebesprekingen te starten. Volg deze link hier voor meer informatie.