Dissertação

{en_GB=Observability analysis and optimization of autonomous orbit determination through relative sensing} {} EVALUATED

{pt=O conceito de formações de satélites em proximidade tem vindo a consolidar-se fortemente na última década, nomeadamente pelo seu potencial de reduzir custos, revolucionar aplicações como a interferometria e radares de abertura sintética e de abrir as portas a novos conceitos de missões científicas. O método mais frequente de determinação de órbita de formações em missões próximas da Terra tem sido baseado no sistema GPS. Para conceitos de formações para fora da zona de influência da gravidade terrestre, os métodos propostos consistem na utilização de medições de telemetria com estações de solo. No entanto, este método não permite realizar localização em tempo real. Para além disso, as medições com estações de solo ou constelações de satélites tornam-se indisponíveis se a formação for eclipsada por outro corpo celeste. Um método alternativo de localização autónoma e em tempo-real consiste no uso da evolução de medições de posição relativa num referencial inercial entre os satélites de uma formação para estimar a posição absoluta. Nesta tese, o conceito da missão SunRISE será usado para exemplificar a funcionalidade deste método. Seguidamente, um estudo de otimização será feito para posicionar um novo satélite de maneira a maximizar a precisão do sistema de localização. Finalmente, será feito um estudo sobre a possibilidade de remover o sistema de medição de orientação da posição relativa entre os elementos da formação no referencial inercial mantendo a observabilidade da posição absoluta dos mesmos, e o desempenho resultante será avaliado e comparado com os resultados do sistema de posicionamento relativo completo., en=The concept of spacecraft flying formations has been consolidating itself over the last decade, mainly for its potential in reducing mission costs, revolutionizing applications such as interferometry and synthetic aperture radars, and opening the door to new scientific mission concepts. The most frequent orbit determination method for these formations has been based on the use of GPS receivers. For Flying Formation concepts outside the range of GPS signals, proposed methods are based on telemetry with ground stations. However, this type of methods does not allow for real-time positioning. Moreover, such measurements may also become unavailable if the FF is eclipsed by another body. An alternative real-time autonomous localization method consists in measuring the time evolution of relative position in an inertial frame between the spacecraft in the formation to estimate their absolute position. In this thesis, the SunRISE mission concept will be used to exemplify a potential use for this method. With this template, an optimization study will be made to place a new satellite in order to maximize the precision of the positioning system. Finally, a new study will be done on the possibility of removing the relative bearing measurement system from the spacecraft in the formation while maintaining the observability of their absolute position, and the resulting performance will be evaluated and compared with the complete relative positioning system.}
{pt=formações de satélites, posicionamento relativo, estudo de observabilidade, optimização de trajetória, en=spacecraft formation flying, relative positioning, observability study, trajectory optimization}

Outubro 15, 2020, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Rodrigo Martins de Matos Ventura

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

João Pedro Castilho Pereira Santos Gomes

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado