Navigations- und Regelungssysteme - Projekte

SHEFEX-2 Navigationsexperiment



 SHEFEX-2 navigation experiment
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Hybrides Navigationsexperiment für die SHEFEX-2 Mission

Die erste Version des Hyperschall-„SHarp Edge Flight EXperiment“ (SHEFEX) Programmes des DLRs startete im Oktober 2005 erfolgreich vom Andøya Rocket Range in Nordnorwegen. Die Mission untersuchte neue Formen zukünftiger Start- und Wiedereintrittsfahrzeuge und benutzte dafür ein Wiedereintrittsfahrzeug mit Facettenoberfläche und scharfen Kanten. Die nächste Generation des Experiments, SHEFEX-2, startet 2010 wobei diese Mission den Fokus auf Flugkontrolle im Hyperschallbereich legt. Dabei werden kontrollierbare Canards genutzt und Experimente für neue Konzepte thermischen Schutzes integriert.

Die exakte Kontrolle des Fahrzeugs erfordert präzise Kenntnis über Anstellwinkel und Schwimmwinkel, die beide aus der Flugbahn und der Fahrzeuglage abgeleitet werden. Ein hybrides Navigationssystem liefert diese Informationen aus einer Kombination verschiedener Messergebnisse. Eine Inertialmesseinheit  (IMU) erfasst hohe Dynamiken, unterliegt jedoch Instrumentenfehlern, die Fehler in der Navigationslösung exponentiell ansteigen lassen, sofern diese nicht korrigiert werden. Ein GPS-Empfänger liefert die Positions- und Geschwindigkeitsmessungen mit absehbaren Fehlern in geringer Rate. Die Stärken der beiden Instrumente werden kombiniert, um eine hohe Navigationsrate mit einer besseren Genauigkeit als durch die Verwendung nur eines Instrumentes zu erhalten.

 SHEFEX - 2
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Um weiter Lagegenauigkeit zu liefern, wird neben dem IMU und dem GPS eine experimentelle Sternenkamera integriert. Diese Sternenkamera misst die Lage des Fahrzeugs mit Bezug auf die Sterne mit begrenzten Fehlern und in einer geringen Rate. Die für SHEFEX-2 benutzte Sternenkamera wird ein kostengünstiger und in Eigenproduktion hergestellter Sensor mit geringer Genauigkeit sein. Sie ist auf einer handelsüblichen Kamera und Computerkomponenten mit speziellen Blenden und einem Auslösemechanismus basiert. Die bordeigene Software nutzt Bildbearbeitungtechniken sowie Sternenzentrierungs- und Sternenidentifizierungstechniken um die geschätzte Lage zu berechnen.  

 


Kontakt
Stephen Steffes
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Tel: +49 421 24420-1174

Fax: +49 421 24420-1120

E-Mail: stephen.steffes@dlr.de
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