小行星自主着陆的贝叶斯形状重建与最优制导

构建小行星的精确形状对航天器任务至关重要，因为引力势由空间质量分布决定。典型的形状确定方法需要任务经历漫长的测绘阶段，在此期间收集大量测量数据并传回地球进行处理。本文提出一组方法，用于通过星上计算探索未知小行星，并以最优方式降落在其表面选定区域。主要动机是避免小行星航天器任务通常所需的漫长测绘期或初步地面观测。首先，利用航天器到表面的距离测量，根据贝叶斯框架逐步修正初始形状估计。然后，提出一种最优制导方案，控制距离传感器的观测点，以构建小行星形状的完整三维模型。该形状模型随后用于非线性控制器中跟踪小行星附近期望轨迹。最后，提出一种多分辨率方法，在指定位置构建更高保真度的形状表示，同时避免均匀高分辨率网格固有的负担。该方法能够在潜在着陆点周围实现精确的形状确定。我们使用多个小行星的雷达形状模型演示了该方法，并提供了关于小行星4769 Castalia的完整动力学仿真。