Details

Autor: Frank Schnitzer
Titel: Ein Systemansatz zur bildbasierten Navigation und Geometrierekonstruktion für Raumfahrt-Rendezvousmanöver
Typ: Dissertation
Fachgebiet: Automatisierungstechnik
Auflage: 1
Sprache: Deutsch
Erscheinungsdatum: 28.11.2013
Lieferstatus: Lieferbar
Umfang: 242 Seiten
Bindung: Soft
Preis: 49,00 EUR
ISBN: 9783938860687
Umschlag: (vorn)
Inhaltsverzeichnis: (pdf)


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Abstrakt in Englisch

Future space programs are increasingly focusing on on-orbit servicing: a satellite in Earth orbit is caught in a rendezvous and docking maneuver and is thereafter maintained, repaired, refueled or repositioned. Despite unfavorable lighting conditions and restricted mobility for exploration during the approach, details of position, orientation, velocity and shape of the target are necessary while approaching and preventing any collision. In the context of an autonomous maneuver the target satellite can not be assumed to be known a priori.
In this thesis a system design for a camera-based rendezvous navigation with an unknown and non-cooperative target is developed. Suitable algorithms for image processing, state estimation and geometry reconstruction are integrated at system level and are systematically enhanced by information feedback. The algorithms are mapped to a metrics model permitting a quantitative assessment of concept variants. A verification of the developed algorithms is performed by experiments with synthetic and real image data.

Abstrakt in Deutsch

Zukünftige Raumfahrtprogramme setzen vermehrt auf das sogenannte On-Orbit Servicing: ein im Erdorbit befindlicher Satellit wird in einem Rendezvous- und Dockingmanöver eingefangen und dann gewartet, repariert, aufgetankt oder neu positioniert. Trotz ungünstigen Beleuchtungsbedingungen und eingeschränkten Möglichkeiten für Beobachtungstrajektorien sind während der Annäherung genaue Angaben über Position, Lage, Geschwindigkeit und Form des Zieles notwendig, um eine Kollision mit diesem zu verhindern. Im Kontext eines autonomen Manövers kann der Zielsatellit allerdings nicht als a priori bekannt vorausgesetzt werden.
In dieser Arbeit wird ein Systemkonzept für die kamerabasierte Rendezvous-Navigation mit einem unbekannten, unkooperativen Zielobjekt entwickelt. Geeignete Algorithmen für Bildauswertung, Zustandsschätzung und Geometrierekonstruktion werden systematisch durch Informationsrückführungen erweitert und durch eine metrikbasierte Modellierung abgebildet, um eine quantitative Bewertung unterschiedlicher Konzeptvarianten zu ermöglichen. Eine Verifikation der entwickelten Algorithmen erfolgt in verschiedenen Experimenten mit synthetischen und realen Bilddaten.