Determinación de posición y velocidad de satélites mediante algoritmos acelerados por hardware

Abstract

El objetivo de este TFG es proponer una serie de procedimientos que puedan ser utilizados para la prueba de transpondedores embarcados en satélites en órbitas bajas y medias. Estos procedimientos se describirán en forma de algoritmos matemáticos y se implementarán sobre un SoC (System On Chip), usando herramientas de generación de código orientadas a la integración en plataformas empotradas, para conseguir un rendimiento óptimo. Más concretamente, se hará uso de las características matemáticas de correlación para determinar el retardo de señal, proporcionando información sobre la distancia a la que se encuentra el satélite. Otra de las características que se medirán serán el efecto Doppler producido por el movimiento relativo entre el satélite y la estación terrena, que revelará la velocidad relativa entre ambos. Estos dos valores, junto con los valores de elevación y azimut de la antena, proporcionaran una estimación precisa de la posición y velocidad del satélite. Finalmente, los algoritmos se implementarán sobre una plataforma de prototipado basada en SDR (Software Defined Radio).

The goal of this final degree thesis is to propose a set of procedures that can be used in the context of low and medium earth satellite transponder testing. These procedures will be described in the form of mathematical algorithms and will be implemented in a SoC (System-on-chip) device, using code generation tools oriented to embedded systems, to allow optimum performance. More specifically, we will use the mathematical features of the correlation to determine the group delay, giving information of the satellite distance. Another measurement will be the Doppler effect produced by the relative movement between the satellite and the ground station, from this value we will obtain the relative speed. These 2 values, if we take in consideration also the elevation and azimuth of the antenna, will provide an accurate estimation of the position and speed of the satellite. Finally, the algorithms will be implemented on a SDR (Software Defined Radio) board.

L'objectiu d'aquest TFG és proposar una sèrie de procediments que puguin ser utilitzats per a la prova de transponedors embarcats en satèl·lits en òrbites baixes i mitjanes. Aquests procediments es descriuran en forma d'algorismes matemàtics i s'implementaran sobre un SoC (System On Xip), usant eines de generació de codi orientades a la integració en plataformes encastades, per a aconseguir un rendiment òptim. Més concretament, es farà ús de les característiques matemàtiques de correlació per a determinar el retard de senyal, proporcionant informació sobre la distància a la qual es troba el satèl·lit. Una altra de les característiques que es mesuraran seran l'efecte Doppler produït pel moviment relatiu entre el satèl·lit i l'estació terrestre, que revelarà la velocitat relativa entre tots dos. Aquests dos valors, juntament amb els valors d'elevació i azimut de l'antena, proporcionessin una estimació precisa de la posició i velocitat del satèl·lit. Finalment, els algorismes s'implementaran sobre una plataforma de prototipado basada en SDR (Programari Defined Radi).