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A Femto-Satellite Localization Method Based on TDOA and AOA Using Two CubeSats
Indexado
WoS WOS:000768197200001
Scopus SCOPUS_ID:85125660959
DOI 10.3390/RS14051101
Año 2022
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



This article presents a feasibility analysis to remotely estimate the geo-location of a femto-satellite only using two station-CubeSats and the communication link between the femto-satellite and each CubeSat. The presented approach combines the Time Difference Of Arrival (TDOA) and Angle Of Arrival (AOA) methods. We present the motivation, the envisioned solution together with the constraints for reaching it, and the best potential sensitivity of the location precision for different (1) deployment scenarios of the femto-satellite, (2) precisions in the location of the CubeSats, and (3) precisions in each CubeSat's Attitude Determination and Control Systems (ADCS). We implemented a simulation tool to evaluate the average performance for different random scenarios in space. For the evaluated cases, we found that the Cramer-Rao Bound (CRB) for Gaussian noise over the small error region of the solution is highly dependent on the deployment direction, with differences in the location precision close to three orders of magnitude between the best and worst deployment directions. For the best deployment case, we also studied the best location estimation that might be achieved with the current Global Navigation Satellite System (GNSS) and ADCS commercially available for CubeSats. We found that the mean-square error (MSE) matrix of the proposed solution under the small error condition can attain the CRB for the simulated time, achieving a precision below 30 m when the femto-satellite is separated by around 800 m from the mother-CubeSat.

Revista



Revista ISSN
Remote Sensing 2072-4292

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Disciplinas de Investigación



WOS
Remote Sensing
Scopus
Earth And Planetary Sciences (All)
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Vidal-Valladares, Matias G. Hombre Universidad de Chile - Chile
2 DIAZ-QUEZADA, MARCO ANDRES Hombre Universidad de Chile - Chile

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Financiamiento



Fuente
CONICYT-PFCHA
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica
Air Force Office of Scientific Research
DOCTORADO

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Agradecimientos



Agradecimiento
Funding: This research was funded by the Air Force Office of Scientific Research (AFOSR) under award number FA9550-18-1-0249. This work has been also partially funded by the grants: CONICYT PIA ACT1405, FONDECYT Regular 1151476, FONDECYT Regular 1211144, FONDECYT Regular 1211695, FONDECYT Regular 1221907, QUIMAL 190004 and CONICYT-PFCHA/Doctorado Nacional/2017-21171111.

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