Institut für Raumbezogene Informations- und Messtechnik
Hochschule Mainz - University of Applied Sciences

GeomJustLCT - Geometrische Justierung von Laserterminals LCT

Das i3mainz berät und unterstützt Tesat-Spacecom bei der geometrischen Justierung und Kalibrierung von Laser Terminals bzw. Laser Communication Terminals. Laser Terminals dienen der optischen Kommunikation von Satellit zu Satellit; in Einzelfällen auch der Kommunikation zwischen Satellit und Bodenstation. Je präziser die a priori Ausrichtung des Sendelasers vorgenommen werden kann, desto länger ist der verbleibende Zeitraum für den Datentransfer über die optische Datenverbindung. Vor diesem Hintergrund steigen die technologischen Anforderungen an die geometrische Justierung und Kalibrierung der Laser Terminals fortlaufend.
Motivation und Ziele: 

Ein wirtschaftlicher kommerzieller Betrieb von Laserterminals für die optische Kommunikation zwischen Satelliten im All ist nur dann möglich, wenn Laserlinks zwischen Satelliten ausreichend schnell initiiert werden können, sobald gegenseitige Sicht zwischen zwei Satelliten entsteht. Dieses Ziel soll durch eine geometrische Kalibrierung der Laserterminals vor dem Start im Labor sicher gestellt werden.

Tesat-Spacecom ist eines der fĂĽhrenden Hightech-Unternehmen im Raumfahrttechnik-Bereich. Tesat-Spacecom erzeugt und testet Satellitenkomponenten nach ESA- und MIL-Standards. Alle Einrichtungen von Tesat-Spacecom sind zertifiziert nach DIN ISO 9001. Seit Ende der 90er Jahre wird von Tesat-Spacecom ein modernes, optisches Laser Terminal entwickelt, das in Zukunft in Systemen zur Ăśbertragung von Multimedia-Diensten eingesetzt werden soll. Das erste Laser Terminal ist zum Start auf dem Satelliten Terra-SAR vorgesehen.

Aktivitäten: 

In einem ersten Schritt wurde 2005 ein Lösungsvorschlag zur Justierung der Tesat Laser Terminals mittels Autokollimations- und Kollimationsmessungen entworfen und softwaretechnisch umgesetzt. Die mathematische Modellierung der Terminalausrichtung erfolgt unter Rückgriff auf die Quaternionenalgebra, so dass eine Parameterschätzung nach Kleinsten Quadraten ohne Vorgabe von Näherungswerten gelingt. Dadurch eröffnen sich Perspektiven für die umfassende geometrische Modellierung der systematischen Fehleranteile der Laser Terminals in naher Zukunft. Ferner werden seitens i3mainz Gerätehardware und eigens entwickelte Steuersoftware zur Verfügung gestellt.

Ergebnisse: 

Eine erste Messkampagne gegen einen 1064nm Sendelaser im Reinraum von Tesat-Spacecom verlief erfolgreich. Im Hinblick auf die Optimierung von Messgenauigkeit und Messdauer vor Ort sind ausgewählte Automatisierungsschritte sowie der Einsatz eines Lasertrackers für ein Folgeprojekt in Vorbereitung.

Nachtrag: In 2007 starteten der deutsche Radarsatellit TerraSAR-X und der US-Satellit NFIRE mit je einem Tesat Laserterminal an Bord, ab 2008 werden erfolgreich Laserlinks zwischen beiden Satelliten und auch zu Bodenstationen etabliert und gehalten. Das Konzept hat sich als erfolgreich erwiesen!

Eckdaten

Zeitraum:     01.12.2005 - 30.11.2006
Beteiligte Personen:
Kooperation:
  • – Tesat-Spacecom GmbH & Co. KG
Titelbild:
  • Start der Air Force Minotaur 1 Rakete am 24.04.2007 mit dem Missile Defense Agency’s Near Field Infrared Experiment (NFIRE) Satelliten als Nutzlast, Photo Credit: NASA
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Publikationen

Selbstkalibrierung motorisierter Digitalkameratheodolite für technische Präzisionsmessungen.

2009

M. SchlĂĽter,
S. Hauth,
H. HeĂź

PDF / RTF

Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement (zfv)

In diesem Beitrag wird eine Realisierung von motorisierten Digitalkameratheodoliten für technische Präzisionsmessungen (automatisierte trackende Kollimations- und Autokollimationszielungen) vorgestellt. Dargestellt werden das technische Anwendungsbeispiel, die mathematische Modellierung, das Konzept der Selbstkalibrierung und exemplarische Ergebnisse.


Technische Präzisionsmessungen und kinematisches Tracking mit motorisierten Digitalkameratheodoliten

2009

M. SchlĂĽter,
S. Hauth

PDF / RTF

Photogrammetrie - Laserscanning - Optische 3D-Messtechnik, Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2009

In diesem Beitrag wird eine Realisierung motorisierter Digitalkameratheodolite für Präzisionsmessungen und kinematisches Tracking vorgestellt. Als Grundlage dient ein vom i3mainz entwickelter Digitalkameratheodolit auf der Grundlage des Leica TM5100 bzw. TM5100A. Hiermit sind hochgenaue Kollimationszielungen innerhalb des kalibrierten Bereichs des Fernrohrblickfeldes möglich. Dies ermöglicht einfachere Präzisionsmessungen auf statische Ziele und hochgenaue Zielungen auf sich moderat bewegende Ziele (Tracking). Des Weiteren wird ein kurzer Einblick in aktuelle und zukünftige Entwicklungen getätigt.