Satelliten Kursverfolgungs Systeme Satelliten Kursverfolgungs Systeme

Präsentation zum Thema: "Satelliten Kursverfolgungs Systeme Satelliten Kursverfolgungs Systeme"—  Präsentation transkript:

1 Der Erweiterte Kalman Filter Zur Echtzeit Satelliten Flugbahn Abschätzung Gerhard Juen

2 Satelliten Kursverfolgungs Systeme Satelliten Kursverfolgungs Systeme
Agenda Satelliten Kursverfolgungs Systeme Satelliten Kursverfolgungs Systeme Der Kalman Filter funktionelle Details Detaillierte Vorteile Abschluss

3 Das Program Track System
posENC Satelliten Model Letzte Position encoders posCOM errorEST Flugbahn Berechnung (offline) torque Lage-regelung Motoren velCOM

4 Das Autotrack System Lage-regelung errorMEAS encoder torque Motoren
Kursverfolgung encoder torque Lage-regelung Motoren velCOM = 0

5 Autotrack vs. Program Track
statische Genauigkeit Hoch, bei nicht beschleunigter Antennenbewegung Abhängig von der Genauigkeit der vorgegebenen Flugbahn dynamische Genauigkeit gering: Geschwindigkeits-vorgabe fehlt starkes Reciver Rauschen hoch: vorgegebene Störgrößen Kontrolle kein Empfängerrauschen betriebsbedingter Aufwand gering Bewegungsablauf muss programmiert werden Bewegungsmodell erforderlich

6 Satelliten Kursverfolgungs Systeme Detaillierte Vorteile
Agenda Satelliten Kursverfolgungs Systeme Der Kalman Filter Der Kalman Filter funktionelle Details Detaillierte Vorteile Abschluss

7 Kalman Filter Lage-regelung Kalman filter errorMEAS posENC encoders
Kursverfolgung posENC encoders errorEST torque Lage-regelung Kalman filter Motoren velCOM

8 Program Track vs. Kalman Filter
anspruchsvoll Beschaffenheit einfach hours, days Zeithorizont sekunden hours Messdauer minuten

9 Satelliten Kursverfolgungs Systeme Detaillierte Vorteile
Agenda Satelliten Kursverfolgungs Systeme Der Kalman Filter funktionelle Details funktionelle Details Detaillierte Vorteile Abschluss

10 Modell basiertes Filtersystem (Kalman Filter)
Flugbahn Empfänger Empfänger- rauschen errorTRUE errorMEAS Kalman filter posENC Korrektur errorEST errorFILT Mathematisches Modell posEST velEST

11 Struktur des Kalman Filter Modells
Differential des Skalarproduktes erster Ordnung dynamisches verhalten des zugehörigen Parameters x Vektor Schreibweise Mathematische Ausgabe der Gleichung Vektor Schreibweise

12 Satelliten Bewegungsablaufmodell
.. 4 parameter Modell r Radius der Kreisbahn des Satelliten θ Aktueller Satellitenstandpunkt (auf der Kreisbahn) ßx Neigung der obitalen Ebene zur Kreisbanebene AZoffset koordinierte Rotation um die AZ-Achse

13 Satelliten Bewegungsablaufmodell (Gleichungen)
Differential-gleichung mit 4 Parametern r, θ, βx, AZoffset Ausgabe-gleichung AZ, EL

14 Satelliten Kursverfolgungs Systeme
Agenda Satelliten Kursverfolgungs Systeme Der Kalman Filter funktionelle Details Detaillierte Vorteile Detaillierte Vorteile Abschluss

15 Reduzierung der Parameter
Problem der Beobachtbarkeit Rekonstruktion des Verhaltens mithilfe von 2 Sensoren durch Polynomisches Verhalten. Entfernt (auf fixe Werte gesetzt) r = “850km” gute Abschätzungen verfügbar AZoffset = 0 Remaining bx 

16 Test „Erdnahe Satelliten“
Bewegungsablauf Kreisförmige Erdumlaufbahn Erdnah (Höhe 365km) AZoffset = 45° (ungünstigster fall) Cycle time 50ms

17 Rauschunterdrückung Bewegungsablauf Kalman Filter Bewegungsfehler
Abgeschätzter Bewegungsfehler Empfängerrauschen

18 Satelliten Kursverfolgungs Systeme Detaillierte Vorteile
Agenda Satelliten Kursverfolgungs Systeme Der Kalman Filter funktionelle Details Detaillierte Vorteile Abschluss Abschluss

19 Abschluss Vorteil 1: Rauschreduzierung Faktor 10
Vorteil 2: Steuerbefehlsabschätzung für beschleunigte Antennenbewegungen Vorteil 3: Kurzzeitvoraussagen um verspätete Steuerbefehle des Kontrollsystems zu kompensieren

20 Zukünftige Arbeiten? Berücksichtigung elliptischer Flgbahnen begrenzte Zeitspanne (60s)  Kreisbahnen sind meist ausreichend genau? Berücksichtigung betriebsspezifischer Aspekte e.g. LEOP (Launch and Early Orbit Phase) Zustandsbeurteilung

21 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit !

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