論文の概要: An Autonomous, End-to-End, Convex-Based Framework for Close-Range Rendezvous Trajectory Design and Guidance with Hardware Testbed Validation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.12421v1
• Date: Thu, 12 Feb 2026 21:23:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:41.417776
• Title: An Autonomous, End-to-End, Convex-Based Framework for Close-Range Rendezvous Trajectory Design and Guidance with Hardware Testbed Validation
• Title（参考訳）: ハードウェアテストベッド検証によるクローズランゲレンデブー軌道設計と誘導のための自律・エンドツーエンド・凸型フレームワーク
• Authors: Minduli C. Wijayatunga, Julian Guinane, Nathan D. Wallace, Xiaofeng Wu,
• Abstract要約: 本稿では,近距離ランデブーのための自律的,知覚可能なリアルタイム軌道設計およびガイダンスフレームワークであるCORTEXを提案する。 CORTEXは高忠実度ソフトウェアシミュレーションとハードウェア・イン・ザ・ループ実験で検証されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.551661404820989
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Autonomous satellite servicing missions must execute close-range rendezvous under stringent safety and operational constraints while remaining computationally tractable for onboard use and robust to uncertainty in sensing, actuation, and dynamics. This paper presents CORTEX (Convex Optimization for Rendezvous Trajectory Execution), an autonomous, perception-enabled, real-time trajectory design and guidance framework for close-range rendezvous. CORTEX integrates a deep-learning perception pipeline with convex-optimisation-based trajectory design and guidance, including reference regeneration and abort-to-safe-orbit logic to recover from large deviations caused by sensor faults and engine failures. CORTEX is validated in high-fidelity software simulation and hardware-in-the-loop experiments. The software pipeline (Basilisk) models high-fidelity relative dynamics, realistic thruster execution, perception, and attitude control. Hardware testing uses (i) an optical navigation testbed to assess perception-to-estimation performance and (ii) a planar air-bearing testbed to evaluate the end-to-end guidance loop under representative actuation and subsystem effects. A Monte-Carlo campaign in simulation includes initial-state uncertainty, thrust-magnitude errors, and missed-thrust events; under the strongest case investigated, CORTEX achieves terminal docking errors of $36.85 \pm 44.46$ mm in relative position and $1.25 \pm 2.26$ mm/s in relative velocity. On the planar air-bearing testbed, 18 cases are executed (10 nominal; 8 off-nominal requiring recomputation and/or abort due to simulated engine failure and sensor malfunctions), yielding terminal errors of $8.09 \pm 5.29$ mm in position and $2.23 \pm 1.72$ mm/s in velocity.
• Abstract（参考訳）: 自律的な衛星サービスミッションは、厳密な安全と運用上の制約の下で近距離ランデブーを実行しなければなりません。 本稿では,近距離ランデブーのための自律的,知覚可能なリアルタイム軌道設計およびガイダンスフレームワークであるCORTEX(Convex Optimization for Rendezvous Trajectory Execution)を提案する。 CORTEXは、深層学習の知覚パイプラインと凸最適化に基づく軌道設計とガイダンスを統合し、参照再生とアボト・トゥ・セーフ・軌道論理を組み込んで、センサー故障やエンジン故障による大きな逸脱から回復する。 CORTEXは高忠実度ソフトウェアシミュレーションとハードウェア・イン・ザ・ループ実験で検証されている。 ソフトウェアパイプライン(Basilisk)は、高忠実度相対力学、現実的なスラスタ実行、知覚、姿勢制御をモデル化する。 ハードウェアテストの利用 一 知覚推定性能を評価するための光学ナビゲーションテストベッド 二 代表的作動及びサブシステム効果下でのエンド・ツー・エンド誘導ループを評価するための平面空調テストベッド。 モンテカルロのシミュレーションでは、初期状態の不確実性、推力・マグニチュードの誤差、ミススラストの出来事が含まれており、最も強いケースでは、CORTEXは相対的な位置で36.85 pm 44.46$ mm、相対速度で1.25 pm 2.26$ mm/sの終端ドッキング誤差を達成している。 平面空調試験台では18ケースが実行され(名目上は8件、エンジンの故障とセンサーの故障による再計算と/または停止が必要)、終端誤差は8.09 \pm 5.29$ mm、速度は2.23 \pm 1.72$ mm/sである。

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