ISBN 978-3-8439-0316-5

978-3-8439-0316-5, Reihe Raumfahrt

Oliver Zeile
Entwicklung einer Simulationsumgebung und robuster Algorithmen für das Lage- und Orbitkontrollsystem der Kleinsatelliten Flying Laptop und PERSEUS

291 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2012), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Das Kleinsatellitenprogramm des Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart ist ein sehr ambitioniertes Projekt. Geplant ist die Entwicklung, der Bau und der Betrieb mehrerer Kleinsatelliten mit den unterschiedlichsten Missionszielen. Die Vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung von Algorithmen zur Lagekontrolle der ersten beiden Kleinsatelliten dieses Programms, des Flying Laptop und PERSEUS.

Das Hauptaugenmerk dieser Arbeit liegt auf der Weiter- und Neuentwicklung der Algorithmen der Lagekontrolle für Flying Laptop und PERSEUS im Hinblick auf ihre Stabilität, Robustheit, Fehlertoleranz und auf das autonome Reagieren auf Fehler und Gefahrenzustände.

Zu Beginn der Arbeit bestand bereits die Architektur der Lagekontrollalgorithmen als ein grobes Gerüst. Durch die Umstellung des Bordrechners von einem FPGA-basierten auf einen klassischen Mikroprozessor-basierten Rechner ergaben sich aber völlig neue Möglichkeiten für das Lagekontrollsystem. So konnte beispielsweise ein Orbit-Propagator eingeführt werden. Dies ist die Grundlage für die Verwendung weiterer Modelle, die es dann wiederum erlaubten eine robustere und fehlertolerantere Lagekontrollsoftware zu entwerfen.

Darüber hinaus wurde im Rahmen dieser Arbeit die Hardware der Lagekontrolle weiteren kritischen Prüfungen unterzogen. Es konnten einige wichtige Verbesserungen umgesetzt werden, welche die Ausfallsicherheit und die Verfügbarkeit des Gesamtsystems wesentlich erhöhen.

Allgemein formuliert zeigt die Vorliegende Arbeit anhand der Entwicklung des Lagekontrollsystems für die Kleinsatelliten Flying Laptop und PERSEUS auf, wie auch mit den begrenzten Mitteln eines Universitätsinstituts ein komplexes und autonom arbeitendes, fehlertolerantes Lagekontrollsystem für universitäre Kleinsatelliten realisiert werden kann.