GEONS: Geavanceerde GPS-verbeterde onboard navigatie voor nauwkeurige ruimtevaartuigoperaties

Terwijl real-time positionering berekend door standaard GPS-dienst adequaat is voor sommige onboard toepassingen, zijn inherente positiediscontinuïteiten niet acceptabel voor high-precisie instrumenttoepassingen, zoals kijkperiode-voorspelling en manoeuvre-planning, beide berekeningen die een continue voorspelling van de ruimtevaartuigstaat vereisen. Real-time positionering vereist ook gelijktijdige metingen van vier GPS-satellieten, een missie-beperkende factor die overwogen moet worden.

De GEONS-software verwerkt data van standaard GPS-ontvangers, onboard communicatieapparatuur, en/of houdingsensors, producerend nauwkeurige absolute en relatieve navigatieoplossingen in real-time. Andere functies, waaronder onboard manoeuvrebesturing en relatieve navigatie voor formatievorming, worden ook ondersteund door GEONS. Alle informatie is snel beschikbaar voor wetenschappers wanneer het opgenomen is in de gedownlinkte telemetriestroom.

GEONS biedt high-quality oplossingen met minder dan vier zichtbare GPS-ruimtevaartuigen door een extended Kalman filter (EKF) te gebruiken versterkt met fysiek representatieve modellen voor zwaartekracht, atmosferische wrijving, zonnestralingsdruk, klok-bias, en drift om nauwkeurige staatsschatting en een realistische staat-foutcovariantie te leveren. GEONS incorporeert de informatie van alle eerdere metingen, zorgvuldig gebalanceerd met GEONS-data van de fysieke modellen die deze metingen regeren, om een optimale schatting van de baan van het ruimtevaartuig te produceren. Het high-fidelity staat-dynamica model van GEONS verlaagt gevoeligheid voor meetfouten en biedt hoge-nauwkeurigheid snelheidsschattingen, wat nauwkeurige staatvoorspelling tijdens signaaluitvallen of gedegradeerde dekking toestaat.

Autonome navigatie verlaagt totale missiekosten door de noodzaak voor routinematige, grondgebaseerde baanbepaling en speciale tracking-diensten te elimineren en is vereist voor geavanceerde missieconcepten zoals satelliet-formatievliegen. GEONS was ontworpen voor autonome operatie binnen de zeer beperkte bronnen van een onboard computer. Autonome initialisatie en verbeterde foutdetectiemogelijkheden zijn geïmplementeerd met behulp van instantane geometrische GPS-oplossingen.

Door informatie van eerdere metingen te incorporeren, biedt GEONS hoog-nauwkeurige baanschattingen zelfs met één zichtbare GPS-ruimtevaartuig en zelfs tijdens signaaluitvallen of gedegradeerde dekking. Bovendien verwerkt GEONS Doppler-meetdata van onboard houdingsensors. Deze verschillende meetsoorten worden allemaal in de GEONS-software geïncorporeerd, producerend een navigatiesysteem capabel van het hanteren van meerdere baanregimes en navigatiesubsystemen zonder extra hardware. Fusie van deze datatypes verhoogt systeemstabiliteit en betrouwbaarheid en stelt graceful degradation in staat als een component tijdens de baan faalt.

NASA zoekt actief licentiehouders om deze technologie te commercialiseren. Neem contact op met NASA's Licensing Concierge op Dit e-mailadres wordt beschermd tegen spambots. U heeft JavaScript nodig om het te kunnen zien. of bel 202-358-7432 om licentiegesprekken te starten. Volg deze link hier  voor meer informatie.