Development and analysis of a localization methodology for femto-satellites using two cubesats in space

Abstract

La reducción del tamaño, tiempo de desarrollo, y costo, ha facilitado la proliferación de constelaciones de pequeños satélites. Un interés particular por estas constelaciones está relacionado con medir el ambiente espacial. Los satélites requeridos para modelarlo usualmente son del orden de los cientos. Hay una falta de mediciones en alturas bajo los 380 km. Estas alturas requieren una gran cantidad de propelente para mantener un satélite en órbita, haciendo que esta región sea infactible. Los femto-satélites, cuya masa es menor a 100 g, pueden resolver este problema. En el laboratorio SPEL desarrollamos dos CubeSats, SUCHAI-2 y SUCHAI-3. Este último transporta un femto-satélite, y necesitamos estimar su posición para cada medición. Se propone un método para estimar la posición del femto-satélite usando el TDOA y el AOA de sus balizas a los dos CubeSats. También se demuestra que el desempeño del método de localización está directamemte relacionado con la dirección de despliegue del femto-satélite y la geometría formada por los tres satélites. El 84,6% de los escenarios simulados tienen un RMSE menor a 30 m. Mediante un modelo dinámico de la órbita, se reduce el error de los demás casos de alrededor de 10^8 km a un máximo de 3,41 km.