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Optimierung von Satellitenkonstellationen

Arbeitsgruppe:AG Optimierung und Optimale Steuerung
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens ((0421) 218-63861, E-Mail: bueskens@math.uni-bremen.de)
Bearbeiter: Dr. Matthias Knauer ((0421) 218-63863, E-Mail: knauer@math.uni-bremen.de)
Projektpartner: OHB System GmbH, OHB System GmbH
Laufzeit: 01.04.2007 - 31.07.2008
Bild des Projekts Optimierung von Satellitenkonstellationen In diesem Projekt wurde ein mathematisches Verfahren entwickelt, das solche Satellitenkonstellationen optimiert und analysiert. Das erstellte Programm ist plattformunabhängig und über XML-Dateien parametrisierbar. Zur Visualisierung steht eine grafische Benutzeroberfläche auf Basis von OpenGL zur Verfügung.

Bei der Optimierung werden die Orbitparameter (z.B. Inklination und Höhe) jedes Satelliten der Konstellation so bestimmt, dass sie innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls eine einfache oder wiederholte vollständige Abdeckung eines Zielgebiets erreichen.
Damit die von den Satelliten beobachtete Fläche als Optimierungsziel in einem SQP-Verfahren verwenden werden kann, muss sie sehr präzise bestimmt werden, denn nur so lassen sich die notwendigen Differenzierbarkeitseigenschaften sicherstellen. Dazu wurde ein Algorithmus entwickelt, der die von den Sensoren der Satelliten überstrichenen Gebiete effizient als Menge von sich selbst vereinfachenden Polygonen speichert.

Nach der Optimierung lassen sich mit einer gefundenen Konstellation weitere Auswertungen durchführen. Die Anzahl der Überflüge und die längste oder mittlere Wartezeit zwischen zwei Satellitenbeobachtungen können lokal oder global ermittelt und farblich angezeigt werden. Zusätzlich können Kommunikationsszenarien der Satelliten mit den Bodenstationen und der Satelliten untereinander simuliert werden, um die Systemantwortzeiten für die beobachteten Gebiete zu erhalten.