Autonome Navigation für Weltraummissionen

Die autonome Navigation begann in frühen Phasen der Erforschung des Weltraums als Vorkehrung, um eine Genauigkeit für das Zielen und Annähern von Planeten / natürlichen Satelliten zu erreichen, bei denen die Genauigkeit der Funkverfolgung gering war und die Ephemeridendaten nicht ganz den Genauigkeitsmarken entsprachen. AutoNav und OpNav waren die ersten Systeme, die unter anderem von DS1, New Millenium und Cassini verwendet wurden.

Diese autonomen Techniken verwendeten eine Kamera, die den Primärkörper vor einem Trägheitshintergrund aus Fixsternen abtastete. Grundsätzlich, um die Position des Raumfahrzeugs zu finden. Seitdem wurden verschiedene autonome Systeme entwickelt.

Nun ist für die Orbitbestimmung die Gesamtzustandsinformation (Geschwindigkeits- und Positionsvektor in einem Bezugsrahmen) eine grundlegende Notwendigkeit.

Soweit ich das beurteilen kann, würde jede der autonomen Techniken, wenn sie für eine Weltraummission eingesetzt wird, die Unterstützung von Deep Space Networks zur Geschwindigkeitsbestimmung erfordern. Ist es so? Gibt es andere Vorkehrungen (Methoden, geometrische oder andere), um die Geschwindigkeit oder eine Geschwindigkeitskomponente autonom an Bord zu bestimmen?

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Durch Differenzieren deiner Position erhältst du den Geschwindigkeitsvektor.
Dopplerverschiebungsmessungen von Dutzenden von Quasaren können ebenfalls ein wenig helfen.

Antworten (1)

Positionen im Laufe der Zeit können verwendet werden, um die Geschwindigkeit zu bestimmen, nicht nur auf die offensichtliche Weise, sondern genauer als mit einem Modell des Schwerefelds, in dem sich das Raumfahrzeug bewegt, das bei Weltraumfahrzeugen von der Sonne dominiert wird.

Es ist möglich, ein System zu entwickeln, um ein Weltraumfahrzeug vollständig autonom zu navigieren, indem es nur eine Kamera für Daten verwendet und seine eigenen Manöver oder seine eigenen Ionenschubprofile an Bord entwirft, um ein Ziel zu erreichen.

Ich denke, wir werden eine allgemeine Nutzung dieser Fähigkeit sehen, wenn wir Hunderte von Weltraumfahrzeugen da draußen haben. Wenn wir etwas näher an einem Dutzend haben, wie wir es jetzt tun, ist es nicht mühsam, (supergenaue) radiometrische Verfolgungs- und Entwurfsmanöver am Boden zu verwenden. Das machen wir jetzt, was uns mehr Seelenfrieden gibt.

"Positionen über die Zeit können verwendet werden, um die Geschwindigkeit zu bestimmen, nicht nur auf offensichtliche Weise, sondern genauer als mit einem ... " Wenn ich mehr darüber wissen könnte, weil ich vermute, dass nicht nur unterschiedliche Positionsmessungen verwendet werden für Geschwindigkeitsbestimmung. Irgendwelche Papiere/Referenzen?
Siehe zunächst Lamberts Problem . Im einfachen Fall der Bewegung im Schwerefeld eines einzelnen Objekts (z. B. der Sonne) kann man bei zwei Positionen und der Zeit dazwischen die Umlaufbahn bestimmen. Siehe allgemeiner Umlaufbahnbestimmung . Wenn man so etwas macht, muss man sehr genau verfolgen, wie sich die Unsicherheiten in der Beobachtung in Unsicherheiten in der Lösung ausbreiten.
Wenn wir über Lamberts Problem sprechen, sehen wir, dass es die „Trajektorien-/Orbitdynamik“ auf das Zwei-Körper-Problem beschränkt. Was wäre, wenn wir die Drei-Körper- oder Vier-Körper-Dynamik für ein Trajektoriendesign nutzen würden?
Dann passen Sie die Trajektorie numerisch mit allen Schwerefeldern an. Sie können die Lambertsche Lösung für den dominanten Körper als anfängliche Vermutung verwenden.
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