A rendezvous navigation algorithm for orbit determination, based on visual measurements by space vehicle crew members

At present, various radio navigation systems are employed during the automated approach of a transport vehicle to a space station. Experience has shown that emergency situations can occur in which it is necessary to revert to manual override of the automatic approach. Such situations have indeed occurred during flight operations of the space station Mir. The crews of the transport vehicles and the Mir used manual steering more than 30 times for successful docking, and four times for approach to the station. Successful manual steering demands absolute understanding of the relative orbit parameters. The decisive task of the crew is to determine these relative parameters. This is possible using visual observations from either the transport vehicle or the station using simple and reliable instruments. This article explains the algorithm for determining the relative orbits from visual crew observations, based on similarities of relative orbit families. Ein Navigationsalgorithmus zur Bahnbestimmung für Rendezvousmanöver, basierend auf visuellen Messungen durch Raumschiffbesatzungen. Zur Zeit werden verschiedene Funknavigationssysteme während der automatischen Annäherung eines Transportraumschiffes an eine Raumstation verwendet. Die Erfahrung lehrt, dass Notsituationen auftreten können, bei denen es nötig ist die automatische Annäherung durch Handsteuerung aufzuheben. Solche Situationen sind öfter während des Betriebs der Raumstation MIR aufgetreten. Die Mannschaften des Raumschiffes und der MIR haben mehr als 30-mal die manuelle Steuerung zum erfolgreichen Andocken und 4-mal zur Annäherung an die Station benutzt. Erfolgreiche Handsteuerung erfordert ein absolutes Verständnis der relativen Bahnparameter. Die entscheidende Aufgabe der Mannschaft ist es, diese Parameter zu bestimmen. Dieses ist mit Hilfe von visuellen Messungen aus dem Raumschiff oder der Station heraus und unter Verwendung einfacher und zuverlässiger Instrumente möglich. Die vorliegende Arbeit erklärt den Algorithmus zur Bestimmung der Relativbahnen durch die visuellen Messungen der Mannschaft, basierend auf Ähnlichkeiten von Klassen relativer Bahnen.