基于 switched systems 方法的基于图像的特征跟踪自主卫星检查
系统与控制
2025-12-03 v2 系统与控制
摘要
本文提出了一种面向于执行自主副 spacecraft 检查 chief 卫星任务的信息驱动引导与控制架构。主要目标是最大化信息增益同时跟踪chief卫星上的特征。副 spacecraft 需要遵守各种约束, 包括照明、视场(FOV)、燃料限制以及避免区域。此外, 由于缺乏GPS信息, 在太空环境中进行相对定位是一个重大挑战。为学习chief卫星的结构同时实现相对自我定位并最大化信息增益, 本文将基于记忆回归扩展(MRE)的距离观测器与信息最大化自适应控制器相集成。距离观测器利用摄像头反馈。采用 switched systems 方法来确定特征在摄像头视场内保持的最小驻留时间, 以确保准确估计。K-means聚类算法作为高层规划器, 在照明和FOV约束下, 定期生成引导副 spacecraft 前往chief卫星上最接近的未检查点聚类的目标位置。对所developed架构进行Lyapunov-based稳定性分析, 并通过仿真结果验证了论文的理论结果。
引用
@article{arxiv.2504.15954,
title = {A Switched Systems Approach to Image-Based Feature Tracking for Autonomous Satellite Inspection},
author = {Tochukwu Elijah Ogri and Muzaffar Qureshi and Zachary I. Bell and Wanjiku A. Makumi and Kyle Volle and Rushikesh Kamalapurkar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.15954},
year = {2025}
}