Navigational system of sounding rocket

Abstract

Propulse NTNU er studentorganisasjon som utvikler og skyter opp passive sonderaketter. For å kunne utvikle seg videre til mer avanserte raketter ble det ansett som nødvendig å utvikle et nytt navigasjonssystem. I denne oppgaven preseneters et navigasjonssystem med 6 frihetsgrader. Et multiplikativt utvidet kalman filter er brukt til å kunne estimere global posisjon og singularitetsfri attityde. Systemet er blitt utviklet og simulert i Python, og senere implementert i C++ for å kunne kjøres ombord og skytes opp med raketten Birkeland i slutten av prosjektperioden.

Filteret ble ansett som ikke flyveklart i løpet av prosjektet. Derfor ble et mindre filter utviklet for å innfri kravene til suksessfull oppskytning og landing. Birkeland ble skutt opp i juni 2022. Den preliminære dataen fra flyvningen indikerer at alle krav satt til navigasjonssystemet oppnådd. Birkeland ble funnet kort tid senere. Hovedfilteret vil bli videre utviklet innad i Propulse med forfatteren og Propulse vil være et steg nærmere å kunne gi seg ut på større prosjekter.

Propulse NTNU is a student organization developing and launching passive sounding rockets. A new navigation system was deemed needed to pave the way for more advanced rockets in the future. In this thesis, a navigational system with 6 degrees of freedom is presented. A multiplicative extended kalman filter is used to create a global position and singularity-free attitude estimation. The system has been implemented in Python for development and simulation and later into C++ for flight code for launch on the next rocket Birkeland, destined to fly at the end of the project period.

The filter was not deemed flight-ready in time for launch in the project period. Therefore, a secondary smaller filter was created to fulfill the requirements for the successful launch and recovery of the rocket. Birkeland launched in June 2022. The preliminary data from the launch indicates that all necessary filter requirements were fulfilled during the launch, and Birkeland was successfully recovered a short time later. The main filter will continue development in-house in Propulse with the author and Propulse will be one step closer to embarking on bigger projects.