深空巡航立方体卫星的自主轨道确定
天体物理仪器与方法
2021-04-21 v1
摘要
立方体卫星已成为深空探测的可行选项，但必须提升其自主性，以在限制操作复杂度的同时最大化科学回报。我们在此提出一种面向深空巡航立方体卫星的自主轨道确定方案。研究案例为从地球到火星的航行。考虑采用符合立方体卫星标准的光学传感器。加入图像处理以 0.2 角秒精度提取遥远天体方向：其由利用图像背景亮星的多重互相关（MCC）算法构成。随后，构建无迹卡尔曼滤波器（UKF）以根据连续天体方向进行异步三角定位。UKF 在无法进行线性近似的情境下满足预期性能。轨道重建在地球-火星巡航中段达到 30 km 的 3-sigma 精度。此外，在典型立方体卫星硬件上，该滤波器每次迭代的 CPU 开销评估低于 1 秒。其已准备好在关联数据融合的新观测值、更快收敛与姿态控制节省方面作进一步改进。
引用
@article{arxiv.2104.09989,
title = {Autonomous Orbit Determination for a CubeSat Cruising in Deep Space},
author = {Boris Segret and Benoît Mosser},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.09989},
year = {2021}
}
备注
18 pages, 8 figures, the dataset can be downloaded at https://share.obspm.fr/s/sYxNQ9kK8bmf6nc