ATON – Autonomous Terrain-based Optical Navigation



Kurzbeschreibung

ATON (Autonomous Terrain-based Optical Navigation) ist ein Projekt zur Entwicklung eines optischen Navigationssystems für autonome Landungen auf Himmelskörpern.

Projektbeschreibung

Die Ziele zukünftiger Explorationsmissionen umfassen unter anderem den Aufbau und die Versorgung von Außenposten und die Erforschung lokal begrenzter Phänomene auf Monden, Planeten oder Asteroiden. Die Voraussetzung für die Durchführung dieser Missionen ist die Fähigkeit einer autonomen, präzisen und sicheren Landung auf diesen Körpern.

Um diese Anforderungen erfüllen zu können, werden zukünftige Lande-Missionen mit komplexen Navigationssystemen ausgestattet sein. Eine wichtige Komponente solcher Navigationssysteme sind abbildende optische Systeme, da deren Messungen unabhängig von der Erde, d.h. latenzfrei und autonom, gemacht werden können. Durch ihre Einbindung in das Navigationssystem können die Sensordaten für die autonome und absolute Bestimmung von Position und Lage des Landers in einem lokalen Koordinatensystem des Zielobjekts verwendet werden. Dies ist eine notwendige Fähigkeit für die Durchführung einer präzisen Landung. Mit Hilfe der Sensordaten kann zudem die Auswahl eines sicheren Landeplatzes durchgeführt werden.

Mit dem Projekt ATON soll ein wesentlicher Schritt in Richtung autonomer Landesysteme unternommen werden. Dabei wird sich auf die Entwicklung einer Demonstrationshardware eines optischen Navigationssystems für die präzise Landung auf dem Mond konzentriert.

Ziel des Projektes ATON ist die Entwicklung und Demonstration eines optisches Navigationssystem, das für den gesamten Landeanflug auf dem Mond verwendbar ist. Die Daten weiterer Sensoren (Beschleunigungsmessgerät, Drehgeschwindigkeitssensor, Sternensensor und Lidar) werden für eine integrierte und robuste Navigationslösung sowie der Landeplatzauswahl genutzt.

Abb.: Closed-loop Test der ATON-Software im Labor TRON des DLR in Bremen

Zum Test der Navigationssoftware wird die Kamera im Labor TRON (Testbed for Robotic Optical Navigation) auf einen Roboter installiert und über verschiedene Geländemodelle bewegt, die abschnittsweise die Missionsphasen darstellen. Dabei dient die Laborumgebung der Generierung von Bildern der Mondoberfläche unter realistischen Beleuchtungsbedingungen.

Abb.: Erste ATON-Flugkampagne zur Aufzeichnung von Flugdaten für die weitere Software-Entwicklung

Zur Demonstration der Funktion, Robustheit und Genauigkeit des Systems werden neben den Labortests auch Flugversuche mit unbemannten Helikoptern ausgeführt. Dabei wird mit Krater-Folien und künstlichen, dreidimensionalen Merkmalen die Mondoberfläche simuliert.

Aufgaben der DLR Simulations- und Softwaretechnik

Die Beiträge der DLR Simulations- und Softwaretechnik umfassen Analyse und Systemdefinition sowie die Bereitstellung einer Simulationsumgebung. Des Weiteren werden die Integration der Systemkomponenten in die Echtzeit-Flugsoftware und die Entwicklung einer Testinfrastruktur durchgeführt.

Projektpartner

Laufzeit

01.01.2010 – 31.12.2016


Kontakt
Tobias Franz
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Simulations- und Softwaretechnik
, Software für Raumfahrtsysteme und interaktive Visualisierung
Tel: +49 531 295-3586

Fax: +49 531 295-2767

E-Mail: Tobias.Franz@dlr.de
Daniel Lüdtke
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Simulations- und Softwaretechnik
, Software für Raumfahrtsysteme und interaktive Visualisierung
Tel: +49 531 295-2952

Fax: +49 531 295-2767

E-Mail: Daniel.Luedtke@dlr.de
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http://www.dlr.de/sc/desktopdefault.aspx/tabid-6965/11517_read-26855/