基于可观测性约束的自主视界 asteroid navigation
机器人学
2025-10-29 v2 最优化与控制
摘要
小天体探索面临低重力环境和强烈对扰动(如太阳辐射压 SRP) 的敏感性挑战。因此, 开发自主方法以实现小天体附近的安全导航与控制成为迫切需求。这些方法常依赖光学导航 (OpNav) 确定航天器位置。确保 OpNav 可靠性可使航天器在整个任务期间维持准确的状态估计。本研究提出一种基于可观测性约束的Lyapunov 控制器, 用于将航天器引导至目标轨道, 并保证连续的 OpNav 可观测性。我们设计可观测性路径约束以避免 OpNav 方法在视界基础上的性能较差区域, 从而确保保持良好可观测性的控制输入。该控制器在模拟小天体动力学、合成图像生成、边缘检测、视界 OpNav 与滤波框架下实现。我们在代表性场景中进行评估: 轨道维护和绕圆球形与椭球形目标天体的接近与圆化。蒙特卡洌仿真表明, 与未受约束的Lyapunov 基线相比, 本方法在实现目标轨道且无可观测性违规方面的成功率提升最高可达 94%, 显示现实性优于传统方法。
关键词
引用
@article{arxiv.2501.15806,
title = {Autonomous Horizon-based Asteroid Navigation With Observability-constrained Maneuvers},
author = {Aditya Arjun Anibha and Kenshiro Oguri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.15806},
year = {2025}
}
备注
52 pages, 18 figures, published in the Journal of the Astronautical Sciences