論文の概要: Estimation of Spacecraft Inertia Tensor Using Attitude-Only Data from Torque-Free Motion

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.08886v1
• Date: Sun, 09 Aug 2026 19:59:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-11 19:16:36.986597
• Title: Estimation of Spacecraft Inertia Tensor Using Attitude-Only Data from Torque-Free Motion
• Title（参考訳）: トルクフリー運動の姿勢オンリーデータを用いた宇宙機慣性テンソルの推定
• Abstract要約: 宇宙船の正常化慣性テンソルを回転運動から推定するための姿勢のみの枠組みを提案する。 500秒のアークを用いた試験では、拡張カルマンフィルタと比較して、慣性テンソル誤差を約1桁削減した。 3つの100秒弧からの合同推定は、同様の精度の向上をもたらし、1桁以上も高速に維持された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present an attitude-only framework for estimating a spacecraft's normalized inertia tensor from torque-free rotational motion. Our method supports both continuous single-arc observations and the joint use of multiple short torque-free arcs, while requiring neither gyroscope measurements nor known control torques. A Karush-Kuhn-Tucker formulation provides a fast linear initialization, which is refined by nonlinear shooting using the exact Jacobi-elliptic solution of Euler's equations and a Magnus-expansion quaternion map. Under controlled attitude noise, tests using a single 500-second arc reduced inertia-tensor error by approximately one order of magnitude relative to an Extended Kalman Filter initialized from the same estimate, while requiring nearly two orders of magnitude less computation. Joint estimation from three 100-second arcs provided a similar improvement in accuracy and remained more than one order of magnitude faster. Photorealistic proximity-operations simulations further evaluated both strategies using monocular image-derived attitudes. The 2000-second single-arc cases achieved sub-thousandth median inertia-tensor error and supported 10-hour attitude predictions with single-digit-degree median error. In three-arc cases using 30-300 seconds per arc, our method consistently outperformed the EKF refinement, with performance governed by rotational excitation and temporal sampling.
• Abstract（参考訳）: 本研究では、トルクフリー回転運動から宇宙船の正規化慣性テンソルを推定するための姿勢のみの枠組みを提案する。 本手法は, ジャイロスコープ計測も制御トルクも必要とせず, 連続単弧観測と複数短トルクフリーアークの併用の両方をサポートする。 カルーシュ・クーン・タッカーの定式化は高速線型初期化を提供し、オイラー方程式の正確なジャコビ・楕円解とマグナス・膨張四元数写像を用いて非線形撮影によって洗練される。 制御された姿勢雑音下では、500秒のアークを用いた試験は、同じ推定値から初期化された拡張カルマンフィルタと比較して、およそ1桁の慣性テンソル誤差を減少させた。 3つの100秒弧からの合同推定は、同様の精度の向上をもたらし、1桁以上も高速に維持された。 光リアリスティック近接操作シミュレーションは、単眼画像に基づく姿勢を用いて、両方の戦略を更に評価した。 2000秒の単弧症例では, 慣性伸張誤差が30度以下であり, 10時間姿勢予測が1桁中央値の誤差で可能であった。 1弧あたり30～300秒の3弧の場合, 回転励起と時間サンプリングによりEKFの精製性能が常に向上した。

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