Im Rahmen des studentischen Vereins Astra e. V. startet eine Gruppe von Studierenden der Universität Bremen eine Rakete. Ein Teil der Mission ist die Bestimmung der maximalen Flughöhe der Rakete. Neben den bereits vorhandenen Sensoren soll im Rahmen dieser Arbeit der bestehende LoRa-Kommunikationslink genutzt werden, um die Flughöhe der Rakete unabhängig zu schätzen.

Hierfür wird der durch die Bewegung der Rakete verursachte Doppler-Effekt im Kommunikationslink untersucht. Aus der zeitlichen Entwicklung der Dopplerverschiebung sollen Informationen über die Geschwindigkeit und Beschleunigung der Rakete gewonnen und daraus schließlich die Flugbahn und maximale Flughöhe rekonstruiert werden.

Zu diesem Zweck entwickelt der Studierende zunächst ein mathematisches Modell der Raketenkinematik sowie ein darauf basierendes Modell für den Doppler-Effekt im Kommunikationslink. Darüber hinaus werden verschiedene Signalformen und Modulationsverfahren für den Kommunikationslink untersucht und hinsichtlich ihrer Eignung für eine zuverlässige Dopplermessung bewertet.

Ein weiterer Bestandteil der Arbeit ist die Entwicklung einer Kanalsimulation, mit der die zu erwartenden Dopplermessungen für unterschiedliche Flugbahnen und Systemparameter prognostiziert werden können. Die Simulationsergebnisse werden anschließend mit den während des tatsächlichen Raketenflugs aufgezeichneten Messdaten verglichen und zur Validierung der entwickelten Modelle und Methoden herangezogen.

Gegenstand der Arbeit sind damit die mathematische Modellierung der Raketenkinematik und des Kommunikationskanals, die Auswahl geeigneter Signalformen und Modulationsverfahren, die Simulation des Gesamtsystems sowie die Validierung der entwickelten Modelle anhand realer Messdaten aus dem Raketenflug. Ziel ist die zuverlässige Schätzung der maximalen Flughöhe der Rakete auf Basis von Dopplermessungen des bestehenden LoRa-Kommunikationslinks.