Orbit determination for uncertain objects in close proximity

Abstract

Satellite overcrowding in the low Earth’s orbit, along with the arising problem of the space debris results in an increase of the probability of collision between orbiting bodies. Therefore, orbit determination for the relative movement between orbiting spacecraft in close proximity becomes an important task. This Final Degree Project is focused on orbit determination. Considering an initial condition, a set of propagation equations and a series of external measurements, the reality is reconstructed by using filtering methods. Filters such as the Kalman Filter, the Extended Kalman Filter and the Unscented Kalman Filter are tested for this purpose in several different scenarios. The performance of these filter are analysed highlighting their strengths and weaknesses.

La superpoblación de satelites en la órbita baja terrestre, junto con el creciente problema de la basura espacial ha incrementado la probabilidad de colisiones entre satélites operativos. Es por ello que resulta imperativo determinar la órbita del movimiento relativo entre vehículos orbitales próximos entre sí. Este Trabajo Fin de Grado se enmarca en el ámbito de la determinación de órbitas. Considerando una condición inicial, un conjunto de ecuaciones para la propagación y una serie de medidas externas, la realidad se reconstruye utilizando filtros tales como el Filtro de Kalman, el Filtro de Kalman Extendido y el Filtro de Kalman Unscented, que se ponen a prueba en diferentes escenarios. Se analiza el rendimiento de estos filtros y se destacan sus fortalezas y debilidades.