論文の概要: Chance-Constrained Belief-Space Maneuver Planning for Autonomous Collision Avoidance Under Uncertainty

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.13428v1
• Date: Fri, 11 Sep 2026 18:43:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-16 07:15:05.30759
• Title: Chance-Constrained Belief-Space Maneuver Planning for Autonomous Collision Avoidance Under Uncertainty
• Title（参考訳）: 不確実性下における自律衝突回避のためのチャンス拘束型空間空力計画
• Abstract要約: この研究は、操縦可能な宇宙船と飛行不能な二次物体との結合のための信念空間計画問題を定式化した。 終端確率制約は、所定の衝突リスク閾値以上のTCAに達する確率を制限する。 我々は,NASAのConjunction Assessment Risk Analysisデータセットから,8つの歴史的共同研究のアプローチを評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 23.669341805296924
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Increasing conjunction frequency in low Earth orbit places growing pressure on spacecraft operators to determine not only whether an encounter requires mitigation, but whether sufficient information is available to commit to a maneuver. This work formulates this information-action tradeoff as a belief-space planning problem for conjunctions between a maneuverable spacecraft and an unmaneuverable secondary object. The planner represents the uncertain orbital states as Gaussian beliefs and uses a chance-constrained belief-space Monte Carlo tree search framework to reason over possible future tracking updates before time of closest approach (TCA). A terminal chance constraint limits the probability of reaching TCA above a prescribed collision-risk threshold, allowing the planner to wait for informative tracking while intervening when deferral becomes too risky. We evaluate the approach on eight historical conjunctions from NASA's Conjunction Assessment Risk Analysis dataset. By varying the secondary-object measurement quality and tracking cadence, we generate a total of 96 distinct evaluation scenarios. Across the evaluated conditions, the planner reaches TCA without maneuvering in approximately 40% of episodes while maintaining no terminal collision-risk violations. In contrast, fixed-time rule-based maneuver policies resolve more encounters without maneuvering when intervention is deferred closer to TCA, but at the expense of increasing terminal risk violations. The fraction of episodes reaching TCA without maneuvering depends strongly on tracking quality and measurement cadence, ranging from 76% under accurate, frequent measurements to approximately 18%-20% under the poorest tracking conditions. These results show that tracking quality and frequency are not only inputs to collision-risk estimation: they can determine when intervention becomes necessary.
• Abstract（参考訳）: ローアース軌道における結合周波数の増大は、宇宙船のオペレーターに圧力を増し、遭遇が緩和を必要とするかどうかを判断するだけでなく、操作を行うのに十分な情報が得られるかどうかを判断する。 この研究は、このインフォメーション・アクション・トレードオフを、操縦可能な宇宙船と飛行不能な二次物体との結合のための信念空間計画問題として定式化している。 プランナーは、不確実な軌道状態をガウス的信念として表現し、チャンスに制約された信仰空間モンテカルロ木探索フレームワークを用いて、最も近いアプローチ(TCA)の時刻の前に将来の追跡更新を推論する。 終端確率制約は、所定の衝突リスク閾値以上のTCAに到達する確率を制限し、遅延が危険過ぎる場合に介入しながら、プランナーが情報追跡を待つことができる。 我々は,NASAのConjunction Assessment Risk Analysisデータセットから,8つの歴史的共同研究のアプローチを評価する。 二次対象物の測定品質と追跡のケイデンスを変化させることで、96の異なる評価シナリオを生成する。 評価条件全体では、プランナーは約40%のエピソードで操作することなくTCAに到達し、終端衝突リスク違反は発生しない。 対照的に、固定時間ルールに基づく操作ポリシーは、介入がTCAに近づいているときに操作することなく、より多くの遭遇を解決するが、端末のリスク違反の増加を犠牲にしている。 TCAに到達したエピソードの比率は、正確で頻繁な測定の76%から、最も悪い追跡条件の約18%-20%まで、追跡品質と測定ケイデンスに強く依存する。 これらの結果は、追跡品質と周波数が衝突リスク推定の入力であるだけでなく、いつ介入が必要なのかを判断できることを示している。

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