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High performance satellite formation flight simulator (CRC 1128, B05)

High performance satellite formation flight simulator (CRC 1128, B05)

Leitung:  Dr. Meike List (ZARM), Dr.-Ing. Benny Rievers (ZARM)
E-Mail:  meike.list@zarm.uni-bremen.de
Team:  M.Sc. Guy Apelbaum, Dr. Takahiro Kato , Florian Wöske, Dr. Sergiy Svitlov, Dr. rer. nat. Ertan Göklü, Stefanie Bremer
Jahr:  2014
Förderung:  DFG
Ist abgeschlossen:  ja
Weitere Informationen www.geoq.uni-hannover.de/b05.html

Die Entwicklung von Hochleistungssensorsystemen für geodätische Anwendungen erfordert gründliche Simulations- und Anpassungsprozesse, die in der Lage sind, eine der angestrebten Messgenauigkeit entsprechende Modellierungsgenauigkeit zu realisieren. Dies bedeutet, dass sowohl bei der Modellierung als auch beim numerischen Ansatz eine hohe Genauigkeit erreicht werden muss.

Dieses Projekt will dieses Problem durch die Entwicklung modularer Modelle, Werkzeuge und Methoden zur Realisierung einer hochpräzisen End-to-End-Simulation der in diesem SFB entwickelten geodätischen Messkonzepte und -systeme lösen. Mit den in diesem Hochleistungs-Satellitendynamiksimulator für die Satellitengravimetrie (HPS-SG) enthaltenen Methoden werden wir in der Lage sein, die Leistung von Messsystemen und Sensoren zu bewerten, verschiedene Konzepte zu vergleichen und Optimierungsmöglichkeiten mit einer vollständigen Implementierung des Systems als numerisches Modell zu identifizieren. Der Fokus der beabsichtigten Arbeiten liegt auf i) einer präzisen Modellierung der Interaktion zwischen Sensoren und System, ii) einer präzisen Modellierung der Interaktion zwischen System und Umgebung (einschließlich des Einflusses der detaillierten Satelliten- und Nutzlastgeometrie) und iii) der Entwicklung eines modularen Modellierungsansatzes, der auf eine schnelle und flexible Zusammenstellung verschiedener Messkonzepte oder Missionssimulationen abzielt. In diesem Zusammenhang bieten alle in B05 entwickelten Methoden und Werkzeuge einen generischen Ansatz, der an jedes der in diesem SFB neu entwickelten und erforschten geodätischen Messkonzepte angepasst werden kann und somit die Grundlage für die Leistungsanalyse und die Optimierung bildet.

Neben den allgemeinen Fragen der System-/Sensoranalyse geht B05 auch der Frage nach, wie sich Umwelt- und Systemstörungen z.B. in die gravimetrischen Signale einkoppeln, wie viel von den Residuen in bestehenden Daten auf System- und Umwelteinflüsse zurückgeführt werden kann und wie diese Einflüsse identifiziert und aus bestehenden Daten extrahiert werden können. In diesem Zusammenhang werden die in B05 konzentrierten Arbeiten zu einem besseren Verständnis der Rolle von Umwelt und System für die resultierenden Residuen im Gravitationsfeldmodell und als langfristiges Ziel die Reduktion dieser Residuen durch eine bessere Modellierung der Störquellen führen. Dies wird durch die Erfahrungen aus aktuellen Missionen motiviert, bei denen einige Effekte, die die Sensorleistung beeinflussen (z.B. die Twangs für GRACE), nicht identifiziert und angemessen charakterisiert werden können, was wahrscheinlich auf ein fehlendes oder ungenaues Störungsmodell zurückzuführen ist. Der große Nutzen dieses Ansatzes wurde bereits für die Mission Pioneer 10 demonstriert, wo ein fehlendes/ungenaues Wärmestrahlungsdruckmodell in den Orbitbestimmungscodes zu Dopplerresten geführt hat, die als Pioneer-Anomalie bekannt geworden sind. Hier konnte ein neuer hochpräziser numerischer Ansatz diesen umstritten diskutierten Effekt als konventionelle Zugkraft durch anisotrope Wärmestrahlung identifizieren. In diesem Zusammenhang zielt B05 auf die Erweiterung der erfolgreichen Philosophie der hochpräzisen Störungsmodellierung auf den Bereich der gravimetrischen Raumfahrtmissionen.

Zusammenfassend liefert B05 die notwendige numerische Grundlage für eine sinnvolle Bewertung und Charakterisierung geodätischer Messkonzepte, einen strukturierten Ansatz zur Identifizierung von Umwelt- und Systemstörungen und damit eine deutliche Verbesserung bei der Auswertung bereits gemessener Daten (z.B. GRACE) sowie bei der Entwicklung neuer geodätischer Messsysteme. In diesem Zusammenhang wird B05 eine generische Infrastruktur für alle Projekte dieses SFB bereitstellen. Dies wird für B04 von besonderer Bedeutung sein, da dies von der Verwendung des HPS-SG-End-to-End-Simulators zur Erzeugung von Bahn- und Systemdaten für die Zusammenstellung von Mock-Datensätzen abhängt.

Weitere Informationen

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