Una metodología de GNC totalmente autónoma a bordo para entornos de cuerpos pequeños basada en el procesamiento de imágenes con CNN y MPCs
Autores: Peñarroya, Pelayo; Escalante, Alfredo; Frekhaug, Thomas; Sanjurjo, Manuel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Una metodología de GNC totalmente autónoma a bordo para entornos de cuerpos pequeños basada en el procesamiento de imágenes con CNN y MPCs
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Autonomía
Exploración espacial
Guía
Navegación y Control (GNC)
Técnicas basadas en CNN
Técnicas basadas en MPC
Detección y Evitación de Peligros (HDA)
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
La creciente necesidad de autonomía en las misiones de exploración espacial se está volviendo cada vez más relevante en el diseño de misiones a cuerpos pequeños. Las largas latencias de comunicación y la sensibilidad del sistema a perturbaciones ambientales no planificadas significan que los métodos autónomos podrían ser un bloque clave de diseño para este tipo de misión. En este trabajo, se introduce una metodología de Guía, Navegación y Control (GNC) completamente autónoma. Esta metodología se basa en técnicas publicadas basadas en CNN para el reconocimiento de superficies y la estimación de pose, así como en técnicas existentes basadas en MPC para el diseño de una trayectoria que permita un aterrizaje suave en un asteroide. Combinando la Detección y Evitación de Peligros (HDA) con sistemas de navegación relativa, se construye un Mapa de Seguridad Global (GSM) sobre la marcha a medida que se adquieren imágenes. Estos GSM proporcionan al sistema GNC información sobre lugares de aterrizaje viables y llenan un mapa de longitud-latitud con etiquetas seguras/peligrosas que luego se procesan para encontrar un lugar de aterrizaje óptimo basado en los requisitos de la misión y una métrica de distancia desde el peligro. La metodología se ejemplifica utilizando a Bennu como el cuerpo de interés, y se construye un GSM para una órbita de reconocimiento arbitraria.
Descripción
La creciente necesidad de autonomía en las misiones de exploración espacial se está volviendo cada vez más relevante en el diseño de misiones a cuerpos pequeños. Las largas latencias de comunicación y la sensibilidad del sistema a perturbaciones ambientales no planificadas significan que los métodos autónomos podrían ser un bloque clave de diseño para este tipo de misión. En este trabajo, se introduce una metodología de Guía, Navegación y Control (GNC) completamente autónoma. Esta metodología se basa en técnicas publicadas basadas en CNN para el reconocimiento de superficies y la estimación de pose, así como en técnicas existentes basadas en MPC para el diseño de una trayectoria que permita un aterrizaje suave en un asteroide. Combinando la Detección y Evitación de Peligros (HDA) con sistemas de navegación relativa, se construye un Mapa de Seguridad Global (GSM) sobre la marcha a medida que se adquieren imágenes. Estos GSM proporcionan al sistema GNC información sobre lugares de aterrizaje viables y llenan un mapa de longitud-latitud con etiquetas seguras/peligrosas que luego se procesan para encontrar un lugar de aterrizaje óptimo basado en los requisitos de la misión y una métrica de distancia desde el peligro. La metodología se ejemplifica utilizando a Bennu como el cuerpo de interés, y se construye un GSM para una órbita de reconocimiento arbitraria.