Un nuevo algoritmo para la determinación precisa de órbitas utilizando un sistema de medición láser de un solo satélite dentro de un solo arco para la vigilancia y el seguimiento espacial
Autores: Kim, Dong-Gu; Park, Sang-Young; Lee, Eunji
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un nuevo algoritmo para la determinación precisa de órbitas utilizando un sistema de medición láser de un solo satélite dentro de un solo arco para la vigilancia y el seguimiento espacial
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Rango láser de satélites
Determinación de órbita
Sistema SLR
Vigilancia espacial
Seguimiento
Vector de velocidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Un sistema de medición láser de satélites (SLR) utiliza láseres para medir la distancia desde estaciones terrestres a objetos espaciales con precisión a nivel de milímetros. Los avances recientes en los sistemas SLR han aumentado su uso en la vigilancia y seguimiento espacial (SST). El problema que estamos abordando, la determinación precisa de órbita (POD) utilizando observaciones de rango unidimensional dentro de un solo arco, es un desafío debido a las soluciones infinitas por la limitada observabilidad. Por lo tanto, los algoritmos generales de determinación de órbita luchan por lograr una precisión razonable. El algoritmo propuesto redefine el valor de costo para la determinación de órbita aprovechando las tendencias residuales en el proceso de POD. Las tendencias de los residuales se cuantifican como valores R-cuadrado utilizando el ajuste de series de Fourier para determinar la información del vector de velocidad. El algoritmo corrige los errores del vector de velocidad a través del método de búsqueda en cuadrícula y mínimos cuadrados (LS) con información a priori. Este enfoque corrige las seis dimensiones de los vectores de estado, que comprenden los vectores de posición y velocidad, utilizando solo una dimensión de las observaciones de rango. Las simulaciones de tres satélites utilizando datos reales validan el algoritmo. En todos los casos, los errores de los datos de elementos de dos líneas (error de posición tridimensional de 1 km y error de velocidad de 1 m/s, aproximadamente) utilizados como valores iniciales se redujeron en decenas de metros y a nivel de cm/s, respectivamente. El algoritmo superó al algoritmo general de POD utilizando solo el método de LS, que no reduce efectivamente los errores. Este estudio ofrece un método de determinación de órbita más eficiente y preciso, que mejora la seguridad, la eficiencia de costos y la efectividad de las operaciones espaciales.
Descripción
Un sistema de medición láser de satélites (SLR) utiliza láseres para medir la distancia desde estaciones terrestres a objetos espaciales con precisión a nivel de milímetros. Los avances recientes en los sistemas SLR han aumentado su uso en la vigilancia y seguimiento espacial (SST). El problema que estamos abordando, la determinación precisa de órbita (POD) utilizando observaciones de rango unidimensional dentro de un solo arco, es un desafío debido a las soluciones infinitas por la limitada observabilidad. Por lo tanto, los algoritmos generales de determinación de órbita luchan por lograr una precisión razonable. El algoritmo propuesto redefine el valor de costo para la determinación de órbita aprovechando las tendencias residuales en el proceso de POD. Las tendencias de los residuales se cuantifican como valores R-cuadrado utilizando el ajuste de series de Fourier para determinar la información del vector de velocidad. El algoritmo corrige los errores del vector de velocidad a través del método de búsqueda en cuadrícula y mínimos cuadrados (LS) con información a priori. Este enfoque corrige las seis dimensiones de los vectores de estado, que comprenden los vectores de posición y velocidad, utilizando solo una dimensión de las observaciones de rango. Las simulaciones de tres satélites utilizando datos reales validan el algoritmo. En todos los casos, los errores de los datos de elementos de dos líneas (error de posición tridimensional de 1 km y error de velocidad de 1 m/s, aproximadamente) utilizados como valores iniciales se redujeron en decenas de metros y a nivel de cm/s, respectivamente. El algoritmo superó al algoritmo general de POD utilizando solo el método de LS, que no reduce efectivamente los errores. Este estudio ofrece un método de determinación de órbita más eficiente y preciso, que mejora la seguridad, la eficiencia de costos y la efectividad de las operaciones espaciales.