TUD

Institut für Automatisierungstechnik

Laser Beam Tracking Optimization for Intersatellite Link Laser Terminals

Diplomarbeit

Laufzeit: 04/98 - 09/98

Bearbeiter: cand.-ing. B. Thieme (in Zusammenarbeit mit Oerlikon Contraves Space Zürich)

Strategien zur Optimierung der Strahlnachführung bei optischen Weltraum-Nachrichtensystemen

Das Iridium Telefonnetz ist ein Beispiel für die Verwendung von satellitengestützten Nachrichtensystem. In zukünftigen Netzwerken werden jedoch verstärkt breitbandige Kommunikationskanäle zur Verfügung gestellt werden müssen. Für diese Anwendungen sind optische Datenverbindungen zwischen verschiedenen Satelliten sehr gut geeignet, denn sie garantieren eine große Bandbreite zusammen mit einer geringen Masse und Größe sowie einem niedrigen Leistungsbedarf des Sende- und Empfangsterminals. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Störsicherheit des übertragenen Signals.

In Europa gibt es seit den achtziger Jahren Forschungsprojekte, die optische Satellitenterminals betreffen. Die Schweizer Firma Oerlikon Con-traves Space in Zürich entwickelt im Rahmen eines ESA Vertrages das SROIL-Terminal (Short Range Optical Intersatellite Link). Dieses Terminal ist Bestandteil einer zukünftigen Familie, die alle denkbaren optischen Satellitenverbindungen abdecken soll und kann 2 Satelliten über Ent-fernungen bis zu 2400 Kilometer verbinden. Hierbei sollen Datenraten bis zu 1.5 Gbps erreicht werden.
Das Ziel dieser Diplomarbeit war es, das Sendeverhalten des SROIL-Terminals zu untersuchen und zu optimieren besonders beim Vorhandensein von Störungen. Hier sind vor allem die Mikrovibrationen zu nennen, die durch den Satelliten selbst erzeugt werden. Weiterhin gibt es aber auch interne Störquellen, die das Sendeverhalten negativ beeinflussen können.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden die vorhanden Systembeschreibungen und mathematischen Gleichungen zu einem Modell zusammengefaßt, daß das Strahlregelsystem zweier Terminals und die optische Verbindung zwischen diesen beschreibt. Aufgrund der Komplexität des SROIL-Terminals war es notwendig diese Systembeschreibung soweit zu vereinfachen, daß ein Entwurf einer Optimierungsstrategie möglich wurde. Weiterhin wurden alle Störquellen analysiert, die Einfluß auf das Sendeverhalten haben, um die Parameter des Optimierungsalgorithmus festlegen zu können. Verifiziert wurden die gefundenen Ergebnisse mittels einer in Matlab/ Simulink erstellten Systemsimulation.
Es wurden zwei vielversprechende Algorithmen gefunden, mit denen die Strahlausrichtung des SROIL-Terminals optimiert werden kann. Letztendlich wurde ein Algorithmus ausgewählt, der nun in das Terminal implementiert werden muß. Das ist jedoch nicht mehr Bestandteil dieser Arbeit.

Stand: 01.09.2006 16:08
Autor: Webmaster IFA