Integrated Optimization of Trajectory Design and Orbit Determination for Deep Space Missions by Extension of Stochastic Differential Dynamic Programming

深宇宙探査機の軌道設計と軌道決定計画の統合的最適化を行うため、本年度は前年度までの軌道決定誤差を考慮した確率軌道最適化の定式化を拡張し、軌道設計だけでなく軌道決定計画も最適化できるようにした。深宇宙探査機の軌道計画において、実際のミッションでは本来予定していたノミナル軌道から様々な要因により誤差が発生する。その誤差を軌道変更マヌーバにより修正し、本来の軌道に戻すことが行われている。しかし、通常はこの軌道修正のマヌーバのタイミングについて最適化を行うことはなく、専門家が経験則に基づいて決め、それを用いて予定軌道に所定の精度で投入できるかをシミュレーションしている。前年度の定式化では、軌道決定誤差を考慮した上で軌道修正のタイミングの最適化を行うことが可能となっていたが、本年度では軌道決定のタイミングも最適化のパラメータに入れ、双方の統合的な最適化を行えるように手法の改良を行った。本年度は、軌道決定誤差が軌道修正の制御量に与える影響を定式化し、軌道決定誤差が制御量の増加を招くことを示した。軌道決定のタイミングが軌道決定誤差に影響を与えることを示し、それを最適化することにより制御量を減少させることを示した。数値最適化手法を用いることで、前年度まで行っていた軌道修正のタイミングに加え軌道決定のタイミングも最適化を行うことが可能であることを示した。本年度の研究成果は国内学会で1回、国際会議で1回の発表を行い、国内外の研究者との議論を持つことができた。

深宇宙探査機の軌道設計と軌道決定計画の統合的最適化を行うため、本年度は前年度までの軌道決定誤差を考慮した確率軌道最適化の定式化を拡張し、軌道設計だけでなく軌道決定計画も最適化できるようにした。深宇宙探査機の軌道計画において、実際のミッションでは本来予定していたノミナル軌道から様々な要因により誤差が発生する。その誤差を軌道変更マヌーバにより修正し、本来の軌道に戻すことが行われている。しかし、通常はこの軌道修正のマヌーバのタイミングについて最適化を行うことはなく、専門家が経験則に基づいて決め、それを用いて予定軌道に所定の精度で投入できるかをシミュレーションしている。前年度の定式化では、軌道決定誤差を考慮した上で軌道修正のタイミングの最適化を行うことが可能となっていたが、本年度では軌道決定のタイミングも最適化のパラメータに入れ、双方の統合的な最適化を行えるように手法の改良を行った。本年度は、軌道決定誤差が軌道修正の制御量に与える影響を定式化し、軌道決定誤差が制御量の増加を招くことを示した。軌道決定のタイミングが軌道決定誤差に影響を与えることを示し、それを最適化することにより制御量を減少させることを示した。数値最適化手法を用いることで、前年度まで行っていた軌道修正のタイミングに加え軌道決定のタイミングも最適化を行うことが可能であることを示した。本年度の研究成果は国内学会で1回、国際会議で1回の発表を行い、国内外の研究者との議論を持つことができた。