Bei der Entwicklung von robotischen Raumfahrtsystemen mit Echtzeitanforderungen (Telepräsenzsysteme) fehlte bislang die Möglichkeit abzuschätzen, mit welchen Latenzzeiten zwischen dem Operator am Boden und dem Teleoperator am Satelliten zu rechnen ist. Eine derartige Abschätzung wäre sowohl für die Auslegung von telepräsenten Raumfahrtsystemen als auch für die Verbesserung des gesamten Regelverhaltens während des Missionsbetriebes sehr von Nutzen. Um diese Lücke zu schließen, wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Kommunikations-Zeitmodell entwickelt, das die zu erwartende Latenzzeit in Abhängigkeit wichtiger Parameter berechnet. Für die Entwicklung des Kommunikations-Zeitmodells war es erforderlich, eine experimentelle Latenzzeituntersuchung durchzuführen, um so erstmals von Raumfahrtrnissionen repräsentative Latenzzeiten auf Subsystem-Ebene zu gewinnen. Für diese experimentelle Untersuchung wurde am Lehrstuhl für Raumfahrttechnik (LRT) der Technischen Universität München eine Satellitenbodenstation entwickelt und aufgebaut. Diese LRT-Satellitenbodenstation ermöglicht es, echtzeitnah Signale zu einem Satelliten zu schicken und gleichzeitig von einem Satelliten zu empfangen. Die Entwicklung der LRT-Satellitenbodenstation war unter den gegebenen Randbedingungen ein unerwartet komplexes Unterfangen und erforderte die Integration von einer Vielzahl von Teilprojekten. In Europa betreibt nur die europäische Raumfahrtbehörde ESA eine vergleichbare Einrichtung. Basierend auf dieser experimentellen Untersuchung, konnte das Kommunikations-Zeitmodell entwickelt werden. Mit diesem allgemeinen Kommunikations-Zeitmodell können telepräsente Raumfahrtmissionen mittels definierter Umgebungsvariablen charakterisiert werden. Das Modell liefert als Ergebnis die gesamte im System auftretende Latenzzeit, die Round Trip-Zeit. Das Modell wurde exemplarisch in MS Excel 2003 implementiert und anhand der bereits existierenden telepräsenten Raumfahrtmission ROKVISS verifiziert. Die sehr gute Übereinstimmung der gemessenen Latenzzeiten bei dem Experiment ROKVISS mit denen des KommunikationsZeitmodells bestätigen die realistischen Untersuchungen dieser Arbeit.

    Currently planned robotic space missions like in-orbit servicing of satellites need areal-time communication link for controlling the robotic space craft (Telepresence). A critical design factor for such a communication link is the time delay between the operator on ground and the teleoperator (robot) in space. To be able to pre-calculate this time delay and to evaluate the performance of such a mission, the main focus of this thesis was to develop a communication time delay model. As no time delay information for the different model-elements was available in literature, an experimental analysis of a representative space mission scenario had to be realized. Therefore, a satellite ground station and mission control centre had been build up at the Institute of Astronautics, Technische Universität München. Tbe main feature of this ground station is the ability to provide areal inter-satellite link to the geostationary data relay satenite ARTEMIS (operated by European Space Agency - ESA) with minimum time delays. The experimental work on the ground station allowed defining the communication time delay model with all required specifications. Different space missions can now be characterized by using dermed parameters as input for this model. Tbe total time delay (round-trip time) of a communication link is calculated as result trom the model. Finally, the developed time delay model was implemented in MS Excel 2003 and verified with data trom the existing robotic space mission ROKVISS. The good accordance of the calculated time delay confirms the correctness and applicability of the new developed communication time delay model.


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    Titel :

    Laufzeitverhalten telepräsenter Raumfahrtsysteme


    Beteiligte:

    Erscheinungsdatum :

    2008


    Format / Umfang :

    138 Seiten, Bilder, Tabellen, 61 Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




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