Phoenix-XNS - A Miniature Real-Time Navigation System for LEO Satellites

The paper describes the development of a miniature GPS receiver with integrated real-time navigation system for orbit determination of satellites in low Earth orbit (LEO). The Phoenix-XNS receiver is based on a commercial-off-the-shelf (COTS) single-frequency GPS receiver board that has been qualified for use in a moderate space environment. Its firmware is specifically designed for space applications and accounts for the high signal dynamics in the acquisition and tracking process. The supplementary eXtended Navigation System (XNS) employs an elaborate force model and a 24-state Kalman filter to provide a smooth and continuous reduced-dynamics navigation solution even in case of restricted GPS availability. Through the use of the GRAPHIC code-carrier combination, ionospheric path delays can be fully eliminated in the filter, which overcomes the main limitation of conventional single-frequency receivers. Tests conducted in a signal simulator test bed have demonstrated a filtered navigation solution accuracy of better than 1 m (3D rms)

NeQuick-G Performance Assessment for Space Applications

Other than traditional single-layer ionosphere models for global navigation satellite system (GNSS) receivers, the NeQuick-G model of Galileo provides a fully three-dimensional description of the electron density and obtains the ionospheric path delay by integration along the line of sight. While optimized for users on or near the surface of the earth, NeQuick-G can thus as well be used for ionospheric correction of single-frequency observations from spaceborne platforms. Based on slant and total electron content measurements obtained in the Swarm mission, the performance of NeQuick-G for users in low earth orbit is assessed for periods of high and low solar activity as well as different orientations of the orbital plane with respect to the sun and the region of high total electron content. A slant range correction performance of better than 70% is achieved in more than 85% of the examined epochs in good accord with the performance reported for terrestrial users. Likewise, the positioning errors can be notably reduced when applying the NeQuick-G corrections in single-frequency navigation solutions. For users at orbital altitudes, it is furthermore shown that vertical total electron predictions from NeQuick-G may be favorably combined with an elevation-dependent thick-layer mapping function to reduce the high computational effort associated with the integration of the electron density along the ray path for each tracked GNSS satellite

A Comparative Study of SBAS Systems for Navigation in Geostationary Orbit

Real data has been collected from space demonstrating the CanX-2 receiver’s ability to track the WAAS, EGNOS, GAGAN, and MSAS systems. Two types of analysis were performed, in order to assess the suitability of SBAS ranging measurements as a source of positioning information for users in geostationary and other higher orbits, in which SBAS satellites may be permanently in view while GPS visibility is severely limited by the shape of the transmit gain patterns. The first analysis, of the transmit gain patterns of the EGNOS, WAAS, MSAS and GAGAN systems, revealed that all the SBAS satellites transmit enough power to be tracked over the earth’s limb. It was revealed that GAGAN has a narrow gain pattern than the other SBAS systems, WAAS and EGNOS appear to have similar gain patterns but WAAS has a higher transmit power by 2-4 dB, and MSAS appears to transmit lower signal power than the other systems but uses an antenna design providing more even global coverage, which results in and stronger power transmitted towards the edge of the earth. The second study determined that the SBAS ranging capability was useable in space, provided that the fast correction data transmitted by the SBAS satellites was applied in addition to the MT9 broadcast ephemeris. The SBAS ranging accuracy is lower than it is for the standard GPS MEO signals, but in most cases the errors are within +/- 10 m for WAAS and +/- 20 m for MSAS and GAGAN. EGNOS does not support ranging. Provided the lower accuracy compared to GPS is taken into account, the SBAS systems could be used to provide positioning and timing information to users in GEO or other orbits above the MEO GNSS constellation

Thermal recoil force, telemetry, and the Pioneer anomaly

Precision navigation of spacecraft requires accurate knowledge of small forces, including the recoil force due to anisotropies of thermal radiation emitted by spacecraft systems. We develop a formalism to derive the thermal recoil force from the basic principles of radiative heat exchange and energy-momentum conservation. The thermal power emitted by the spacecraft can be computed from engineering data obtained from flight telemetry, which yields a practical approach to incorporate the thermal recoil force into precision spacecraft navigation. Alternatively, orbit determination can be used to estimate the contribution of the thermal recoil force. We apply this approach to the Pioneer anomaly using a simulated Pioneer 10 Doppler data set.Comment: 10 pages, 3 figures. Published versio

demokratischer Humanismus, sozialreale Dehumanisierung, Auflösung zum synthetischen Pragmatismus der „Mittelwelt“

Aus dem Vorwort: Zivilreligion III bildet den letzten Teil der kleinen Trilogie. Diese Schrift bemüht sich darum, der vagen Idee der Zivilreligion einen inhaltlichen „Überbau“ zu verschaffen. Zunächst ist der Humanismus als eine Art von Religion zu interpretieren, und zwar auch im Sinne einer rationalen Selbstkritik. Der Rückgriff auf die prämoderne mittelalterliche Leitvorstellung einer den Menschen beherrschenden Religion wird vielleicht helfen, die weltliche Herrschafts- und Leitidee der Zivilreligion in ein postmodernes Licht zu setzen. Zudem ist aus dem Blickwinkel der selbstkritischen Wissenschaftstheorie für die Idee der Religion etwa der Ansatz der Letztbegründung aufzugreifen. Danach ist die dunkle Seite des Menschseins zu betrachten. Das Recht selbst ist nur dialektisch und nicht ohne das Unrecht zu denken. Die Idee der Menschenrechte wendet sich in diesem Sinne gegen die Grundfähigkeit des Menschen zur Dehumanisierung von Menschen. Modell für diese inhumane Seite steht seit jeher seine Fähigkeit zur grausamen Art der Kriegsführung. Für die Friedenszeiten ist nicht nur auf das Strafrecht, sondern auch auf die erschütternden Ergebnisse der Experimente von Milgram und Zimbardo zu verweisen. Einfache Bürger vermögen sich offenbar mehrheitlich aus dem Stand den Leitideen und dem Befehlen der guten Hirten zu unterwerfen und danach alsbald andere Menschen zu foltern und zu töten. Auf diese alte Dialektik antwortet an das synthetische Modell der „Mittelwelt“. Aus dem Bereich der Ethik ist dazu vor allem die ausgleichende Gerechtigkeit einzubringen. Aus der Sicht der Theologie ist der Ansatz der Versöhnung weiterzuverfolgen. Aus der Perspektive der politischen Soziologie bietet es sich ferner an, das Denkmodell der Systemtheorie zu verwenden. Aus der Sicht der westlichen Demokratie verlangt dieser Ansatz vor allem eine vernünftige und offene Abwägung. Sie rechtfertigen dann die zu treffenden Entscheidungen. Diese Urteile und Befehle stellen aber samt ihrer Ausübung die eigentlichen Gewaltakte dar. Sie sind in erheblichem Maße von verschleierten Emotionen gesteuert. Die republikanische Seite der Idee der Mittelwelt stammt dabei von Aristoteles. Philosophisch und etwa mit Kant gesprochen, handelt es sich um eine Art von Synkretismus. Nach allem ist der idealistische Humanismus also durch die Erkenntnisse der sozialrealen Anthropologie zu ergänzen. Das einfache Grundmodell lautet, dass der zivile Mensch in einer irdischen „Mittelwelt“ lebt und vor allem, dass er sich auch seiner starken psycho- genetischen Neigungen zu einem blinden Kollektivismus alltäglich bewusst bleiben muss. Der erste Band führt den Titel: Zivilreligion I, Grundlegung: Westlicher „demokratischer Präambel-Humanismus“ und universelle Trias „Natur, Seele und Vernunft“ (2010). Die zweite Schrift ist überschrieben mit: Zivilreligion II – Grundelemente: „Versöhnung, Strafe und Gerechtigkeit“ aus „juristischer Perspektive“ (2010). Die drei kleinen Schriften zur Zivilreligion ergänzen das etwas umfangreichere Buch, das den Titel „Zivilisation – Staat und Mensch, Gewalt und Recht, Kultur und Natur“ trägt und das im Jahre 2009 im Open Access der Freien Universität Berlin veröffentlicht wurde. Jenes hat sich mit der Struktur der Zivilisation, und zwar vor allem, aber nicht ausschließlich der westlichen Zivilisation beschäftigt. Die Schrift zur Zivilisation war also eher formal ausgelegt. Nunmehr sind die inhaltlichen höchsten Leitideen des Westens auszudeuten

Idee und Diskussion, Ethik und Recht

Die Schrift „Weltliche Zivilreligion. Idee und Diskussion, Recht und Ethik“ bildet den ersten und normativen Teil des Überbaus. Diese Untersuchung stellt die dritte Schrift innerhalb der Schriftenreihe dar. Ihr Gegenstand ist der erhebliche erweiterte und veränderte ersten Teil ihrer Vorgängerschrift, deren erheblich erweiterte und veränderte Neuauflage sie somit bildet. Die Diskussion der Idee der Zivilreligion ist sorgfältiger ausgeführt. Auf diesem Wege ist auch versucht, die hier gemeinte Form der Zivilreligion mit anderen mehr oder minder verwandten Aspekten sowohl weiter aufzuladen, und damit zugleich ihre Ideenfamilie vorzustellen, als auch sich gegen ihre Verwandten klar abzugrenzen. Zu jeder Religion gehört ferner auch ein Bündel von Ethiken. Hinzugefügt sind dieser Ausgabe deshalb unter anderem Ausführungen zum Utilitarismus sowie eine Art „Besonderer Teil“, der Schlaglichter auf eine Reihe von feinsinnigen ethische Einzellehren setzt, die im Umkreis von Bentham und Hegel angesiedelt sind. Diese Ethiken ergänzen und umranken die Ausführungen zur Idee der Gerechtigkeit, die zu den „Grundelementen“ der westlichen Zivilreligion zählt. Dieser Schrift folgt nunmehr eine abgesonderte vierte Untersu-chung nach, die den alten zweiten Teil der ersten Auflage weiter ausbaut. Jene Monographie wird, wie zuvor, dreifaltig ausgerichtet sein; denn sie greift auch naturalistische Ansätze und sozialreale Sichtweisen auf. Sie sucht diese Trinität auf eine pragmatische Weise zu bündeln, welche die zivile Sicht des Bürgers und Demokraten zugrunde zulegen will. Diese Schrift möchte der Idee der Zivilreligion einen bestimmten normativen Überbau verleihen. Jene weitere Schrift widmet sich dem Zivil-Gläubigen und sucht dessen Menschenbild zu beschreiben.2. erheblich erweiterte (Teil-) Auflag

Versöhnung und Mediation, Strafe und Geständnis, Gerechtigkeit und Humanität aus juristischen Perspektiven

Zivilreligion. Eine Rechtsphilosophie II bildet den zweiten Teil der kleinen Trilogie. Diese Schrift ist den „Grundelementen“ der Zivilreligion gewidmet. „Versöhnung, Strafe und Gerechtigkeit“ bilden drei Grundpfeiler des Christentums. Diese drei Ideen aus sind der Sicht eines westlichen säkularen Rechtssystems zu beleuchten. Besonders zu beachten ist dabei die Rechtspraxis. Die Juristen bemühen sich alltäglich um der Schaffung von Rechtsfrieden, indem sie auf allen Ebenen Angebote zur Vermittlung und zur Aushandlung von Konsenslösungen zur Verfügung stellen. Diese Mediationen im weiten Sinne, zumeist in der Form von „privaten Vergleichsverträgen“ jeglicher Art, bestimmen das zivilisierte Recht. Das geschriebene Recht regelt nur das „Worst-case-Senario“ und dient im Alltag als Drohkulisse. Private Sühneverträge kann schon das Mittelalter, bei denen dann die Alternative der privaten Vergeltung im Raume stand. Ferner ist nachzufragen, was den „Strafe“ in einem Verfassungsstaat meint und welche praktische Bedeutung dem Geständnis des Angeklagten zukommt. Außerdem ist zusammenzufassen, was unter „Gerechtigkeit“ generell zu verstehen ist, und was Gerechtigkeit in einem westlichen System der Menschenrechte zu bedeuten hat. Das Ideenpaar der Versöhnung und der Vermittlung dient dabei durchgehend als roter Faden. Der erste Band führt den Titel: Zivilreligion. Eine Rechtsphilosophie I. Grundlegung: Westlicher „demokratischer Präambel- Humanismus“ und universelle Trias „Natur, Seele und Vernunft“ (2010). Diese Schrift beschäftigt sich auch mit der Frage nach universellen Grundelementen aller Religionen. Der dritte Teil ist überschrieben mit: Zivilreligion. Eine Rechtsphilosophie III. Überbau: Demokratischer Humanismus, sozialreale Dehumanisierung, Auflösung zum synthetischen Pragmatismus der „Mittelwelt“ (2010). Die drei kleinen Schriften zur Zivilreligion ergänzen das etwas umfangreichere Buch, das den Titel „Zivilisation – Staat und Mensch, Gewalt und Recht, Kultur und Natur“ trägt und im Jahre 2009 in der ersten Auflage im Open Access der Freien Universität Berlin veröffentlicht wurde. Jenes hat sich mit der Struktur der Zivilisation, und zwar vor allem, aber nicht ausschließlich der westlichen Zivilisation beschäftigt. Die Schrift zur Zivilisation war also eher formal ausgelegt. Nunmehr sind die inhaltlichen höchsten Leitideen des Westens aufzugreifen und auszudeuten. Als weiterer Seitenspross dieser kleinen Schriftenfamilie ist zudem eine Abhandlung mit dem Titel „Western Anthropology: Democracy and Dehumanization (2nd ed. 2010)“ hinzugetreten.[3. Aufl.