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Microsoft Word - X 射线天文学编队飞行任务的相对导航和指向误差预算.docx
本文介绍了一种新型编队飞行任务 Cal X-1 的相对导航和卫星间指向的误差预算。尽管进行了广泛的地面校准活动，但轨道 X 射线天文台的交叉比较表明，测量的天体源通量存在超过 10% 的系统性差异。Cal X-1 任务将通过使用一对编队飞行的 SmallSat 建立在轨 X 射线通量标准来解决这一问题。第一艘航天器将搭载一台 X 射线望远镜，而第二艘航天器将搭载一个绝对校准的 X 射线源。任务设计需要精确的卫星间指向，但由于尺寸、重量、功率和成本方面的限制，无法使用专用硬件。本文试图证明通过先进的相对导航技术可以满足具有挑战性的卫星间指向要求。高保真模拟展示了合适的相对导航系统的性能。接下来，开发一个数学模型，该模型考虑了相对导航、姿态确定和航天器结构组装引起的误差，以便计算指向知识误差。通过将该指向知识误差与 Cal X-1 任务的要求进行比较，证明了所提出的卫星间指向方法的可行性。
NASA小型航天器技术计划
Starling的四个6U立方体于2023年7月17日从新西兰Mahia的Rocket Lab Punch Complex 1推出。Starling将测试群体操纵计划和执行，通信网络，相对导航以及航天器之间的自主协调。动画图像学分：NASA。图像信用：火箭实验室
用于航天器导航的全局快门固态闪光激光雷达
需要强大的相对导航系统和传感器来确保成功完成航天器与小天体（小行星、彗星）的自主会合操作、航天器近端/对接机动以及行星体进入、下降和着陆 (EDL) 任务。在过去 5 年内，全局快门闪光激光雷达已成为这些相对导航任务领域的首选传感器。与其他激光雷达模式相比，全局快门闪光激光雷达具有出色的尺寸、重量和功率 (SWaP) 性能，能够生成实时组织的点云并同时跟踪多个物体。首批使用由 Advanced Scientific Concepts LLC (ASC) 设计和制造的全局快门闪光激光雷达相对导航传感器的两个作战太空计划是 NASA/洛克希德马丁 OSRIS-Rex 和 NASA/波音的 CST-100 Starliner（载人航天运输）任务。 OSIRS-REx 任务尤其令人感兴趣，因为这是首次收集闪光激光雷达深空可靠性数据。
评估低地球轨道形成任务的精确微波范围技术，beidou时间同步接收器
摘要：在这项研究中，表现出亚毫升水平的精度k波段微波范围（MWR）设备，旨在通过空位（Leo Orbit（Leo）中的航天器形成（SFF）验证地球重力场（EGF）和数字高程模型（EGF）和数字高程模型（DEM）。尤其是，本文详细介绍了我们设计和开发的集成Beidou III B1C/B2A双重接收器，包括信号处理方案，增益分配和频率计划。与时间间隔计数器同步解决方案相比，接收器匹配MWR系统的0.1 NS精确同步时间频率基准，并通过静态和动态测试进行了验证。此外，通过使用不同的范围技术，可以深入探索MWR设备范围的精度。测试结果表明，使用同步的双双单向射程（DOWR）微波相蓄积框架，在测试过程中实现了40 µm和1.6 µm/s的精度，并在测试过程中实现了6 µm/s/s的范围速率速率精度。分析了整个MWR系统的范围误差源，而用于SFF相对导航设计的相对轨道动力学模型，用于编队场景的相对轨道动力学模型和自适应KalmanFulter算法。在高精度六个自由度（6-DOF）移动平台中，在硬件（HIL）模拟系统的硬件（HIL）模拟系统中测试了SFF相对导航的性能。使用MWR的自适应相对导航系统的最终估计误差约为0.42 mm（范围/rms）和0.87 µm/s（范围率/rms），这证明了EGF和DEM形成在太空中的未来应用的有希望的准确性。
使用卷积神经网络的火山口检测强大的照明和塑造变化*
作为有关月球和火星的大量数据，勘探任务正在转移到下一步，其目的是确定目标的精确着陆。精确着陆的有前途的技术是地形相对导航（TRN），该技术从地标图像和地图中检测到了地标。火山口检测是TRN的重要技术之一。检测陨石坑的一个问题是由于不融合条件而导致的陨石坑的明显变化。另一个问题是由于火山口降解而导致的形状变化。我们提出了一种基于组合支持向量机（SVM）和卷积神经网络（CNN）的新型火山口检测方法，以使检测性能稳健，以防止明显变化。在线性SVM中，学习了火山口图像数据集的梯度图像。然后使用学习的分类器来计算区域建议的物体得分。接下来，CNN识别提出区域的图像是否是火山口。我们的结果表明，所提出的方法可以在各种照明和形状条件下检测陨石坑，并且比传统的陨石坑具有更好的平均精度。
全向卫星间光通信器 (ISOC)
全向卫星间光通信器 (ISOC) 项目的目标是设计一种紧凑、轻便、节能的通信器模块，供太空卫星间使用。该模块将实现连续光通信，同时进行数据传输和接收，数据速率高达 1Gbit/s，适用于相距 200 公里的小型航天器。为了实现这一目标，需要设计一个具有全球面覆盖视场 (FOV) 的数据通信器。拟议的 ISOC 是一个十二面体几何阵列，由芯片级、基于 MEMS 的无万向节扫描镜组成，可提供可调节的光束指向和球面 FOV 覆盖，以便在任意相对位置的多个小型航天器之间进行不间断的数据传输。这种设计消除了已知的指向问题，并将实现多颗卫星之间的数据中继和相对导航控制。
机器人捕获航天器的联合控制和导航方法
在轨服务（IOS）可以延长卫星的使用寿命，而实施主动碎片清除（ADR）以有效解决空间碎片问题的必要性已在航天界广为人知。在新一代传感器和控制系统的发展的推动下，实现此类任务的技术解决方案研究正在蓬勃发展。除了私营公司、航天机构和大学之外，欧洲航天局（ESA）几十年来一直在开发该领域的技术。多年来，人们提出了多种安全捕获轨道物体的解决方案，其中大多数依赖于机器人系统。一个有前途的选择是使用配备高度灵巧的机械臂的自主航天器（追逐者），该机械臂能够与驻留的空间物体对接。这一操作在接近阶段和接触后都带来了复杂的技术挑战。在这方面，设计一个有效、可靠、稳健的制导、导航和控制 (GNC) 系统对于确保安全执行任务起着关键作用，该系统可以实现多种算法架构和硬件配置。这项工作展示了由与 ESA 签订合同的大学联盟开展的研究活动的成果，该研究旨在开发 GNC 系统的导航和控制子系统，用于控制配备冗余机械手的追赶者。研究中考虑了捕获前的最终接近阶段和捕获后的目标稳定阶段。提出的解决方案旨在实施联合控制策略。采用稳健控制方法来设计控制律，以应对追赶者的不确定、非线性动力学以及捕获后完整的追赶者-目标堆栈。选择基于视觉的解决方案，即依靠主动/被动光电传感器，进行相对导航。用于相对和绝对导航的完整传感器套件是 GNC 系统的一部分，包括用于机器人关节测量的传感器。为了正确验证提出的解决方案，已经开发了一个完整的数值模拟器。该软件工具可以全面评估系统性能，考虑所有相关的外部干扰和误差源。真实的合成图像生成器也用于相对导航性能评估。本文介绍了设计解决方案和初步数值测试的结果，考虑了三种任务场景，以证明该解决方案的灵活性及其对各种操作情况的适用性。
绝对和相对轨迹测量系统（...
绝对和相对轨迹测量系统 (ARTMS) 是一种软件有效载荷，它使配备低成本光学传感器的大量合作观察员能够仅使用方位角测量同时估算自己的轨道和附近非合作驻留空间物体的轨道。ARTMS 通过克服以前飞行演示中的关键限制，在仅角度导航方面取得了进步，这些限制包括：1) 依赖地面提供的精确先验相对轨道信息，2) 无法容纳多个观察员或目标，3) 依赖机动来提高可观测性，以及 4) 依赖 GPS 等外部计量来估算观察员的绝对轨道。相比之下，ARTMS 在多智能体框架内应用创新算法来实时自主估算机载多个观察员和目标的轨道。 ARTMS 通过使用低成本小型卫星硬件并尽量减少对机动和地面交互的依赖，提供自主、稳健且可扩展的绝对和相对导航，满足未来深空任务的关键需求。
教授
ASTRA研究小组的创始人和呼吸（机器人和天体动力学的高级空间技术），由1个固定期限研究员，2个PostDocs，13 Ph.D.该小组从事理论研究活动，并通过国内和国际上的内部和融资研究应用。创始人兼Astra实验室负责人，其中包括一些用于空间实验的基础设施：舞蹈结构由2辆自由度（开发）的2辆车组成（一个正在开发的家具），该家具在轨道机器人机器人领域进行的低摩擦计划，在轨道机器人领域进行实验，接近培训，培训培训。;基于使用卫星diorama，Moffup以及机器人处理臂的图像和算法的使用，用于开发和验证相对导航和控制指南的算法结构；农历 - 伊斯鲁 - 土壤水提取的原型系统； Flamingos结构配备了2个机器人臂 - 从ASI出售到6个自由度，以进行接触动态和Orbit Services测试（开发）的研究。