GEONS : Navigation embarquée GPS avancée pour opérations spatiales précises

Bien que le positionnement en temps réel calculé par le service GPS standard soit adéquat pour certaines applications embarquées, les discontinuités de position inhérentes ne sont pas acceptables pour les applications d'instruments de haute précision, telles que la prédiction de période de visée et la planification de manœuvres, qui nécessitent toutes deux une prédiction continue de l'état du vaisseau spatial. Le positionnement en temps réel nécessite également des mesures simultanées de quatre satellites GPS, un facteur limitant la mission qui doit être considéré.

Le logiciel GEONS traite les données de récepteurs GPS standards, d'équipements de communication embarqués et/ou de capteurs d'attitude, produisant des solutions de navigation absolues et relatives précises en temps réel. D'autres fonctions, incluant le contrôle de manœuvre embarqué et la navigation relative pour le maintien de formation, sont également supportées par GEONS. Toutes les informations sont rapidement disponibles pour les scientifiques lorsqu'elles sont incluses dans le flux de télémesure downlinké.

GEONS fournit des solutions de haute qualité avec moins de quatre véhicules spatiaux GPS visibles en employant un filtre de Kalman étendu (EKF) augmenté de modèles physiquement représentatifs pour la gravité, la traînée atmosphérique, la pression de radiation solaire, le biais d'horloge et la dérive pour fournir une estimation d'état précise et une covariance d'erreur d'état réaliste. GEONS incorpore l'information de toutes les mesures passées, soigneusement équilibrée avec les données GEONS des modèles physiques régissant ces mesures, pour produire une estimation optimale de l'orbite du vaisseau spatial. Le modèle de dynamique d'état de haute fidélité de GEONS réduit la sensibilité aux erreurs de mesure et fournit des estimations de vitesse de haute précision, permettant une prédiction d'état précise pendant les coupures de signal ou les couvertures dégradées.

La navigation autonome réduit le coût total de la mission en éliminant le besoin de détermination d'orbite terrestre de routine et de services de suivi spéciaux, et est requise pour des concepts de mission avancés tels que le vol en formation de satellites. GEONS a été conçu pour un fonctionnement autonome dans les ressources très limitées d'un ordinateur embarqué. L'initialisation autonome et les capacités améliorées de détection de pannes sont implémentées en utilisant des solutions GPS géométriques instantanées.

En incorporant l'information des mesures passées, GEONS fournit des estimations d'orbite hautement précises même avec un seul véhicule spatial GPS visible et même pendant les coupures de signal ou les couvertures dégradées. De plus, GEONS traite les données de mesure Doppler des capteurs d'attitude embarqués. Ces différents types de mesures sont tous incorporés dans le logiciel GEONS, produisant un système de navigation capable de gérer plusieurs régimes orbitaux et sous-systèmes de navigation sans matériel supplémentaire. La fusion de ces types de données augmente la stabilité et la fiabilité du système et permet une dégradation gracieuse si un composant échoue en orbite.

La NASA recherche activement des licenciés pour commercialiser cette technologie. Veuillez contacter le Concierge des licences de la NASA à cette adresse email protégée ou appelez le 202-358-7432 pour entamer des discussions de licence. Suivez ce lien ici pour plus d'informations.