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宇宙機の大規模編隊飛行を実現する相対航法・情報共有ネットワークの構築

构建相关导航与信息共享网络，实现航天器大规模编队飞行

基本信息

批准号：
19J21523
负责人：
船曳敦漠
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

研究課題A「宇宙機の大規模編隊飛行を実現する相対航法・情報共有ネットワークの理論構築」に関して、推定計算の安定性に優れる完全分散型推定と、推定精度に優れる部分分散型推定を組み合わせた適応型分散推定を提案した。研究課題B「非修理系に適した冗長性・耐故障性を備えたネットワーク構築」に関しては、宇宙機間における観測・通信のネットワークが有する観測性を定量的に評価し、その値に応じて推定アルゴリズムの動作を調整する手法（観測性駆動適応分散型推定）を提案した。これにより、観測センサや通信機の故障が発生したとしても、その故障が相対航法に与える影響を定量的に評価し、分散推定のふるまいを動的に変化させることで、安定的に相対位置・速度推定が可能となった。研究課題C「UWB通信機の実機試験による性能評価及び提案ネットワークの検証」に関しては、研究課題A・Bで提案した相対航法アルゴリズムの性能検証が実機試験では困難であることが判明したため、数値シミュレーションによって代用することとした。開発した数値シミュレータを用いて、相対航法アルゴリズムの性能を評価する上で重要となる様々な要素（宇宙機群の配置、初期推定誤差、故障モード、観測・通信ネットワークの接続状態、等）に対して感度解析を行い、また代表的な既存の相対航法アルゴリズムとの性能比較を行い、本研究の提案手法である適応型分散推定・観測性駆動適応分散型推定の有効性を定量的に示した。

Research topic A: "Theoretical construction of coherent navigation method and information sharing system for large formation flight of spacecraft" is related to the optimization of stability estimation calculation, the optimization of estimation accuracy, the optimization of partial dispersion estimation, and the optimization of estimation accuracy. Research topic B "Non-repair system adaptation, redundancy, failure resistance, equipment construction" related to space measurement, communication, equipment construction, quantitative evaluation of detectability, estimation of failure, operation adjustment method (detectability, dispersion type estimation) proposed For example, if a fault occurs in a communication device, it is possible to estimate the relative position and velocity of the fault. Research topic C "Performance evaluation and test of UWB communication equipment" is related to research topic A and B. Research topic A and B are related to the test of UWB communication equipment. The key elements of the performance evaluation of the open air system are the number of applications and the relative navigation method.(Configuration of the universe cluster, initial estimation error, fault detection, communication occurrence, connection state, etc.) for sensitivity analysis, performance comparison of existing phase correlation methods, and quantitative demonstration of the effectiveness of the proposed method in this study.