Autonomous proximity operations such as active space debris removal and On-Orbit Servicing missions require advanced control algorithms on the part of the tracking satellite. In the case of an uncooperative and unknown target, it is helpful to determine both its relative attitude and position with a certain frequency and without the aid of optical markers in real time and ultimately to reconstruct it three-dimensionally. Recently, different types of sensors and algorithms have been proposed and tested for this problem, among others by the research team of the Real-Time Attitude Control and On-Orbit Navigation Laboratory (RACOON-Lab) of the Technical University of Munich (TUM). In addition to the sensors and algorithms used, it was found that prevailing environmental conditions such as the angle of incidence of the sunlight relative to the camera play a decisive role in the reconstruction quality of the target object. This thesis deals with the selection and quantification of these external influencing factors. For this purpose, a detailed parameter study was conducted at the RACOON-hardware-in-the-loop (HIL) simulator. In doing so, yet, only inspection scenarios were considered. The quality of the trajectories generated by two different tracking algorithms could be evaluated with the help of a metric developed in a previous work. The results show a considerable dependence of the pose determination quality on the given illumination conditions, which is, however, also conditional on the used algorithm. The during this work generated database can now also function as a basis for further studies, which will allow other algorithms being integrated and compared in the future without the effort of new data generation.     «

Autonomous proximity operations such as active space debris removal and On-Orbit Servicing missions require advanced control algorithms on the part of the tracking satellite. In the case of an uncooperative and unknown target, it is helpful to determine both its relative attitude and position with a certain frequency and without the aid of optical markers in real time and ultimately to reconstruct it three-dimensionally. Recently, different types of sensors and algorithms have been proposed and...     »

Autonome Nahbereichsoperationen im Weltall wie On-Orbit Servicing oder aktive Weltraummüllbeseitigung benötigen fortgeschrittene Regelungsalgorithmen auf Seiten des Verfolgersatelliten. Im Fall eines unkooperativen und unbekannten Zielobjekts ist es dabei hilfreich, sowohl dessen relative Lage als auch Position mit einer gewissen Frequenz und ohne Hilfe optischer Marker in Echtzeit zu bestimmen und letztendlich dreidimensional zu rekonstruieren. In jüngster Zeit wurden bereits verschiedene Arten von Sensoren und Algorithmen für dieses Problem vorgeschlagen und getestet, unter anderem auch von dem Forschungsteam des Real-Time Attitude Control And On-Orbit Navigation Laboratory (RACOON-Lab) der Technischen Universität München. Dabei konnte in Erfahrung gebracht werden, dass neben den verwendeten Sensoren und Algorithmen auch vorherrschende Umgebungsbedingungen im Orbit wie der Einfallwinkel des Sonnenlichts relativ zum Kamerasystem eine entscheidende Rolle hinsichtlich der Rekonstruktionsgüte des Zielobjekts spielen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Auswahl und Quantifizierung dieser externen Einflussparameter. Dazu wurde am lehrstuhleigenen Hardware-in-the-Loop (HIL) Simulator eine umfangreiche Versuchsreihe durchgeführt. Der Ansatz beruht dabei auf einem visuell basierten System. Mit Hilfe in einer vorangegangenen Arbeit entwickelten Metrik konnten die dabei von zwei verschiedenen Tracking-Algorithmen generierten Trajektorien auf ihre Qualität bewertet werden. Die Ergebnisse zeigen eine beachtliche Abhängigkeit der Lagebestimmung von den gegebenen Lichtverhältnissen, welche jedoch auch sehr Algorithmus-spezifisch ist. Die durch die experimentelle Studie erzeugte Datenbank liefert zudem eine Grundlage für weitere Untersuchungen, wodurch in Zukunft keine neuen Aufnahmen für eine Integration und einen Vergleich mit zusätzlichen Algorithmen generiert werden müssen.     «

Autonome Nahbereichsoperationen im Weltall wie On-Orbit Servicing oder aktive Weltraummüllbeseitigung benötigen fortgeschrittene Regelungsalgorithmen auf Seiten des Verfolgersatelliten. Im Fall eines unkooperativen und unbekannten Zielobjekts ist es dabei hilfreich, sowohl dessen relative Lage als auch Position mit einer gewissen Frequenz und ohne Hilfe optischer Marker in Echtzeit zu bestimmen und letztendlich dreidimensional zu rekonstruieren. In jüngster Zeit wurden bereits verschiedene Arte...     »