Implementación de un sistema de seguimiento de trayectorias para cohetes sonda

Abstract

[ES] Dentro del sector aeroespacial una de las partes más importantes es la telemetría de la aeronave. Gracias a ella se consigue localizar, monitorizar y extraer medidas en tiempo real relevantes para el estudio del aparato. En esta transferencia de datos hay muchos factores a tener en cuenta, como por ejemplo, la calidad del envío de la señal, la banda de frecuencia en la que se trabaja, las interferencias con otros dispositivos, etc. Dependiendo del tipo de antena utilizada para la recepción de datos en la estación de tierra, puede ser importante que la orientación de dicha antena apunte a la aeronave con el fin de conseguir la mayor potencia de transmisión posible.

Para paliar estas dificultades, en el presente Trabajo Fin de Grado se propone la programación de una nueva estación de tierra que permita seguir la trayectoria de un cohete sonda de manera autónoma para el equipo Faraday Rocketry UPV.

Se realizará una elección componentes para el desarrollo de una PCB que permitirá integrar todos los subsistemas. Se preparará el código para poder integrar el trabajo realizado por Santiago Torres Yébenes en \cite{santi2024TFG}, donde se estudió el sistema de control de los motores que moverán las antenas de la estación de tierra. Se analizará la viabilidad estudiando las ventajas de este nuevo sistema en términos de estabilidad y eficiencia.

Los resultados serán visibles en el lanzamiento del cohete, demostrando experimentalmente que el empleo de la nueva estación de tierra permite maniobras rápidas, precisas y efectivas. Sin embargo, debido a circustancias externas, la pérdida de señal de ciertos elementos puede llegar a provocar fallos determinados en momentos concretos del vuelo. Pese a estos defectos, el dispositivo autónomo presentado implica una notable mejoría respecto a un seguimiento manual de la trayectoria.

[EN] Within the aerospace sector, one of the most important aspects is the telemetry of the aircraft. Thanks to it, it is possible to locate, monitor, and extract real-time measurements relevant to the study of the apparatus. In this data transfer, there are many factors to consider, such as the quality of the signal transmission, the frequency band in use, interference with other devices, etc. Depending on the type of antenna used for data reception at the ground station, it may be important for the antenna orientation to point towards the aircraft to achieve the highest possible transmission power.

To mitigate these difficulties, this Final Degree Project proposes the programming of a new ground station that allows tracking the trajectory of a sounding rocket autonomously for the Faraday Rocketry UPV team.

Component selection will be carried out for the development of a PCB that will allow the integration of all subsystems. The code will be prepared to integrate the work done by Santiago Torres Yébenes in \cite{santi2024TFG}, where the control system of the motors that will move the ground station antennas was studied. The feasibility will be analyzed by studying the advantages of this new system in terms of stability and efficiency.

The results will be visible during the rocket launch, experimentally demonstrating that the use of the new ground station enables quick, precise, and effective maneuvers. However, due to external circumstances, the signal loss of certain elements may cause specific failures at certain moments of the flight. Despite these defects, the presented autonomous device represents a notable improvement over manual trajectory tracking.