Análise do filtro de kalman estendido para determinação de órbita a bordo considerando arcos curtos

Abstract

Abstract    This work is concerned with orbit determination using GPS signals. An especial case of truncated arcs assuming that GPS receiver data, which is available only when the satellite carrying the receiver flies over a ground tracking station, is the main issue. To analyse the behaviour of an Extended Kalman filter (EKF) in real time satellite orbit determination using short arcs of data, the algorithm developed by Chiaradia et.al. (2013) is used. This algorithm has been formerly qualified using the raw single frequency pseudorange GPS measurements of the Topex/Poseidon (T/P) satellite as observations by the Kalman Filter, and for this reason, is used as reference in this work. However, these real data are truncated as if they had been collected by the tracking and control station of INPE in Cuiabá, Brazil. That is, the data are obtained only when the satellite T/P is in the viewing area of the Cuiaba Brazilian station. The behaviour of the Kalman filter is analysed under such premises. The results of research are presented showing the degradation of performance when compared to the full arc orbit determination. Keywords    Kalman filter, short arcs, GPS, orbital dynamics. Resumo    Este trabalho trata-se de determinação de órbita usando sinais GPS. Um caso especial de arcos truncados é a questão principal, isto é, será suposto que os dados do receptor GPS somente estarão disponíveis quando o satélite com um receptor GPS abordo estiver sobrevoando uma estação terrestre de rastreamento. Para analisar o comportamento de um filtro de Kalman estendido (EKF) na determinação de órbita de satélites em tempo real usando arcos curtos de dados é usado o algoritmo desenvolvido por Chiaradia et. al. (2013). Este algoritmo foi anteriormente qualificado usando as medidas GPS de pseudodistância real em uma única frequência do satélite Topex/Poseidon (T/P) como dados de observações do filtro Kalman e, por esta razão, é usado como referência neste trabalho. No entanto, estes dados reais são truncados, como se eles tinham sido coletados pela estação do Centro de Controle e Rastreamento do INPE em Cuiabá, Brasil. Ou seja, os dados são obtidos somente quando o satélite T/P está na área de visibilidade da estação brasileira de Cuiabá. O comportamento do filtro de Kalman é analisado. Os resultados da pesquisa são apresentados mostrando a degradação do desempenho quando comparado com a determinação da órbita de arco completo. Palavras-chave Filtro de Kalman, arcos curtos, GPS, dinâmica Orbital.