GEONS: Navegación a Bordo Mejorada con GPS para Operaciones Espaciales Precisas

Aunque el posicionamiento en tiempo real calculado por el servicio GPS estándar es adecuado para algunas aplicaciones a bordo, las discontinuidades de posición inherentes no son aceptables para aplicaciones de instrumentos de alta precisión, como predicción de período de visión y planificación de maniobras, ambas computaciones que requieren una predicción continua del estado de la nave espacial. El posicionamiento en tiempo real también requiere mediciones simultáneas de cuatro satélites GPS, un factor limitante de misión que debe considerarse.

El software GEONS procesa datos de receptores GPS estándar, equipos de comunicación a bordo y/o sensores de actitud, produciendo soluciones de navegación absolutas y relativas precisas en tiempo real. Otras funciones, incluyendo control de maniobras a bordo y navegación relativa para mantenimiento de formaciones, también son soportadas por GEONS. Toda la información está rápidamente disponible para científicos cuando se incluye en el flujo de telemetría descendente.

GEONS proporciona soluciones de alta calidad con menos de cuatro vehículos espaciales GPS visibles empleando un filtro de Kalman extendido (EKF) aumentado con modelos físicamente representativos para gravedad, arrastre atmosférico, presión de radiación solar, sesgo de reloj y deriva para proporcionar estimación de estado precisa y una covarianza de error de estado realista. GEONS incorpora la información de todas las mediciones pasadas, cuidadosamente equilibrada con datos de GEONS de los modelos físicos que gobiernan estas mediciones, para producir una estimación óptima de la órbita de la nave espacial. El modelo de dinámica de estado de alta fidelidad de GEONS reduce la sensibilidad a errores de medición y proporciona estimaciones de velocidad de alta precisión, permitiendo predicción de estado precisa durante interrupciones de señal o cobertura degradada.

La navegación autónoma reduce el costo total de misión eliminando la necesidad de determinación de órbita rutinaria basada en tierra y servicios de seguimiento especiales, y es requerida para conceptos de misión avanzados como vuelo en formación de satélites. GEONS fue diseñado para operación autónoma dentro de los recursos muy limitados de un ordenador a bordo. Inicialización autónoma y capacidades mejoradas de detección de fallos se implementan usando soluciones GPS geométricas instantáneas.

Al incorporar información de mediciones pasadas, GEONS proporciona estimaciones de órbita altamente precisas incluso con un vehículo espacial GPS visible e incluso durante interrupciones de señal o cobertura degradada. Además, GEONS procesa datos de medición Doppler de sensores de actitud a bordo. Estos diferentes tipos de mediciones se incorporan todos en el software GEONS, produciendo un sistema de navegación capaz de manejar múltiples regímenes orbitales y subsistemas de navegación sin requerir hardware adicional. La fusión de estos tipos de datos aumenta la estabilidad y fiabilidad del sistema y permite degradación graceful si un componente falla en órbita.

La NASA busca activamente licenciatarios para comercializar esta tecnología. Contacte al Concierge de Licencias de la NASA en esta dirección de correo electrónico protegida contra spambots. Necesita JavaScript habilitado para verla. o llame al 202-358-7432 para iniciar conversaciones de licencia. Siga este enlace aquí  para más información.