Satellite Autonomous Clock Fault Monitoring with Inter-Satellite Ranges Using Euclidean Distance Matrices

要約

月の環境での堅牢な位置決め、ナビゲーション、およびタイミングサービスの必要性に対処するために、このペーパーでは、デュアルな一方向の衛星リンクから得られた範囲測定を使用して、衛星星座の新しいオンボードクロックフェーズジャンプ検出フレームワークを提案します。
私たちのアプローチは、頂点の位置や時計バイアスの事前知識に依存することなく障害を検出するために頂点冗長なグラフを活用して、多様な衛星タイプと演算子を持つ月の衛星ネットワークに柔軟性を提供します。
衛星星座をグラフとしてモデル化します。グラフでは、衛星は頂点であり、衛星間リンクがエッジです。
提案されているアルゴリズムは、5クリークサブグラフの幾何学中心のユークリッド距離マトリックス（GCEDM）の特異値を監視することにより、時計ジャンプで衛星を検出および識別します。
提案された方法は、GPS星座のシミュレーションと月の周りの概念的な星座を通じて検証され、さまざまな構成におけるその有効性を示しています。

要約(オリジナル)

To address the need for robust positioning, navigation, and timing services in lunar environments, this paper proposes a novel onboard clock phase jump detection framework for satellite constellations using range measurements obtained from dual one-way inter-satellite links. Our approach leverages vertex redundantly rigid graphs to detect faults without relying on prior knowledge of satellite positions or clock biases, providing flexibility for lunar satellite networks with diverse satellite types and operators. We model satellite constellations as graphs, where satellites are vertices and inter-satellite links are edges. The proposed algorithm detects and identifies satellites with clock jumps by monitoring the singular values of the geometric-centered Euclidean distance matrix (GCEDM) of 5-clique sub-graphs. The proposed method is validated through simulations of a GPS constellation and a notional constellation around the Moon, demonstrating its effectiveness in various configurations.

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