論文の概要: Autonomous Asteroid Characterization Through Nanosatellite Swarming
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.05518v1
- Date: Tue, 11 Oct 2022 15:07:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-10-12 17:22:25.414166
- Title: Autonomous Asteroid Characterization Through Nanosatellite Swarming
- Title（参考訳）: ナノサテライトスワーミングによる自律型小惑星のキャラクタリゼーション
- Authors: Kaitlin Dennison, Nathan Stacey, and Simone D'Amico
- Abstract要約: 本稿では,同時ナビゲーション・キャラクタリゼーション (SNAC) と呼ばれる推定問題のクラスを定義する。
その後、自律ナノサテライト・スワーミング(ANS)ミッションの概念のためにSNACフレームワークが開発された。
ANSは低SWaP-Cアビオニクスを備えた複数の自律ナノサテライトで構成されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This paper first defines a class of estimation problem called simultaneous
navigation and characterization (SNAC), which is a superset of simultaneous
localization and mapping (SLAM). A SNAC framework is then developed for the
Autonomous Nanosatellite Swarming (ANS) mission concept to autonomously
navigate about and characterize an asteroid including the asteroid gravity
field, rotational motion, and 3D shape. The ANS SNAC framework consists of
three modules: 1) multi-agent optical landmark tracking and 3D point
reconstruction using stereovision, 2) state estimation through a
computationally efficient and robust unscented Kalman filter, and 3)
reconstruction of an asteroid spherical harmonic shape model by leveraging a
priori knowledge of the shape properties of celestial bodies. Despite
significant interest in asteroids, there are several limitations to current
asteroid rendezvous mission concepts. First, completed missions heavily rely on
human oversight and Earth-based resources. Second, proposed solutions to
increase autonomy make oversimplifying assumptions about state knowledge and
information processing. Third, asteroid mission concepts often opt for high
size, weight, power, and cost (SWaP-C) avionics for environmental measurements.
Finally, such missions often utilize a single spacecraft, neglecting the
benefits of distributed space systems. In contrast, ANS is composed of multiple
autonomous nanosatellites equipped with low SWaP-C avionics. The ANS SNAC
framework is validated through a numerical simulation of three spacecraft
orbiting asteroid 433 Eros. The simulation results demonstrate that the
proposed architecture provides autonomous and accurate SNAC in a safe manner
without an a priori shape model and using only low SWaP-C avionics.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、まず、同時位置決めとマッピング(SLAM)のスーパーセットであるSNAC(Concurrent Navigation and Characterization)と呼ばれる推定問題のクラスを定義した。
SNACフレームワークは、小惑星重力場、回転運動、および3次元形状を含む小惑星を自律的にナビゲートし特徴付ける自律型ナノサテライト・スワーミング(ANS)ミッションの概念のために開発された。
ANS SNACフレームワークは3つのモジュールから構成されている。
1)ステレオビジョンを用いたマルチエージェント光ランドマーク追跡と3次元ポイント再構成
2)計算効率が高く頑健なカルマンフィルタによる状態推定,及び
3) 天体の形状特性の事前知識を活用することで, 小惑星の球面調和形状モデルの再構築を行う。
小惑星に対する大きな関心にもかかわらず、現在の小惑星ランデブーミッションの概念にはいくつかの制限がある。
まず、完成したミッションは人間の監視と地球上の資源に大きく依存する。
第二に、自律性を高めるための提案された解決策は、状態知識と情報処理に関する仮定を単純化する。
第三に、小惑星のミッションの概念は、しばしば環境測定のために、高サイズ、重量、電力、コスト(SWaP-C)のアビオニクスを選択する。
最後に、このようなミッションはしばしば単一の宇宙船を使用し、分散宇宙システムの利点を無視している。
対照的に、ANSは低SWaP-Cアビオニクスを備えた複数の自律ナノサテライトで構成されている。
ANS SNACフレームワークは、小惑星433エロスを周回する3つの宇宙船の数値シミュレーションによって検証されている。
シミュレーションの結果,提案アーキテクチャは,SWAP-Cアビオニクスの低い形状モデルを用いずに,自律的かつ正確なSNACを安全に提供することを示した。
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