論文の概要: Star-Fusion: A Multi-modal Transformer Architecture for Discrete Celestial Orientation via Spherical Topology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.26582v1
• Date: Wed, 29 Apr 2026 12:01:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-30 15:59:36.388105
• Title: Star-Fusion: A Multi-modal Transformer Architecture for Discrete Celestial Orientation via Spherical Topology
• Title（参考訳）: Star-Fusion: 球面トポロジーによる離散チェレスタオリエンテーションのためのマルチモーダルトランスフォーマーアーキテクチャ
• Authors: May Hammad, Menatallh Hammad,
• Abstract要約: 本稿では,方向推定を離散的なトポロジ的分類タスクとして再構成するマルチモーダルアーキテクチャであるStar-Fusionを提案する。 提案アーキテクチャは、光度特徴抽出のためのSwinV2-Tiny変換器バックボーン、空間接地のための三部構造畳み込み熱マップブランチ、幾何アンカーのための座標ベースを用いる。 人工ヒッパルコス由来のデータセットによる実験的評価では、スターフュージョンはトップ1の精度93.4%、トップ3の精度97.8%を達成している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Reliable celestial attitude determination is a critical requirement for autonomous spacecraft navigation, yet traditional "Lost-in-Space" (LIS) algorithms often suffer from high computational overhead and sensitivity to sensor-induced noise. While deep learning has emerged as a promising alternative, standard regression models are often confounded by the non-Euclidean topology of the celestial sphere and by the periodic boundary conditions of Right Ascension (RA) and Declination (Dec). In this paper, we present Star-Fusion, a multi-modal architecture that reformulates orientation estimation as a discrete topological classification task. Our approach leverages spherical K-Means clustering to partition the celestial sphere into K topologically consistent regions, effectively mitigating coordinate wrapping artifacts. The proposed architecture employs a tripartite fusion strategy: a SwinV2-Tiny transformer backbone for photometric feature extraction, a convolutional heatmap branch for spatial grounding, and a coordinate-based MLP for geometric anchoring. Experimental evaluations on a synthetic Hipparcos-derived dataset demonstrate that Star-Fusion achieves a Top-1 accuracy of 93.4% and a Top-3 accuracy of 97.8%. Furthermore, the model exhibits high computational efficiency, maintaining an inference latency of 18.4 ms on resource-constrained COTS hardware, making it a viable candidate for real-time onboard deployment in next-generation satellite constellations.
• Abstract（参考訳）: 信頼性の高い天体の姿勢決定は、自律的な宇宙船ナビゲーションにとって重要な要件であるが、従来の"LOST-in-Space"アルゴリズムは、しばしば高い計算オーバーヘッドとセンサーによるノイズに対する感度に悩まされる。 深層学習は有望な代替として現れてきたが、標準回帰モデルは、天球の非ユークリッド位相と、右昇天(RA)とデクリエーション(Dec)の周期的境界条件によって構築されることが多い。 本稿では,方向推定を離散的なトポロジ的分類タスクとして再構成するマルチモーダルアーキテクチャであるStar-Fusionを提案する。 この手法は球面K-平均クラスタリングを利用して、天球をKの位相的に一貫した領域に分割し、効果的に座標ラップアーティファクトを緩和する。 提案アーキテクチャでは、光度特徴抽出のためのSwinV2-Tiny変換器バックボーン、空間接地のための畳み込みヒートマップブランチ、幾何学的アンカーのための座標ベースMLPという3部融合方式を採用している。 人工ヒッパルコス由来のデータセットによる実験的評価では、スターフュージョンはトップ1の精度93.4%、トップ3の精度97.8%を達成している。 さらに、このモデルは高い計算効率を示し、リソース制約のCOTSハードウェア上で18.4ミリ秒の遅延を保ち、次世代の衛星コンステレーションにおけるリアルタイムのオンボード展開の候補となる。

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