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人工昆虫視覚航法による小惑星探査機ミッション

使用人工昆虫视觉导航的小行星探测任务

基本信息

批准号：
10J02430
负责人：
SHOEMAKER Michael
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究のテーマは、カメラ画像を用いた深宇宙探査機の自律航法システムについての研究である。探査機に搭載されたカメラで得られる画像では、探査機の運動に伴い画像中の点が移動する。これをオプティカル・フローという。本研究では、無人小型航空機(MAV)の分野で最近注目されている自律視覚航法の手法を、宇宙探査機に適用することを考えた。自律視覚航法とは、ハエや蜂などの複眼をもつ生物の視覚を模倣した状態推定法である。このオプティカル・フローをワイド・フィールド・インテグレーション(WFI)と呼ばれる広域統合処理をすることで、未知の天体表面形状にも頑健(ロバスト)な状態推定が可能になる。しかもこの手法は、低解像度のカメラを用いることができ計算負荷も小さいために、質量や電源に制限がある小型探査機による宇宙探査ミッションに適している。WFIの計算手法を詳細に再検討した結果、積分計算を必要としない、従来の手法よりも簡単な数学的定式化を行った。提案手法は、計算負荷がより小さくなるが、数学的には従来の手法と等価であることを証明した。したがって提案した手法を用いることにより、従来のWFI手法と同程度の衝突防止や相対航法推定精度を得ることができる。また、小惑星探査機だけでなく、他の自律視覚航法システム(例:MAV)にも適用可能である。本研究では、表面形状が未知である小惑星への接近・ホバリングミッション・フェーズを考え、提案手法を適用した場合の数値シミュレーションを行った。その結果、表面の凹凸がわかっていなくても、小惑星に衝突することなく探査機をホバリングさせることができることを示した。さらに、小惑星に相対的な探査機の並進速度と角速度を推定できることを示した。

This study focuses on the application of autonomous navigation techniques in deep space exploration. The motion of the detector is accompanied by the movement of points in the image.これをオプティカル·フローという。This study is an investigation into the application of autonomous visual navigation methods to unmanned small aircraft (MAV). Self-regulation of visual navigation method, It is possible to estimate the state of an unknown celestial body in the form of a solid surface. The method of low resolution is suitable for small space exploration applications, such as low computational load, low mass power limit, and small space exploration applications. WFI calculation methods are discussed in detail, the results of integral calculation are necessary, and the methods are simplified and formulated mathematically. Proposition method, calculation load, mathematics method, etc. The use of the Shita proposal Shita method, the recent WFI method, the same level of conflict prevention, and the relative accuracy of the navigation method presumption are both important. For example, MAV may be applicable to satellite detection systems. In this study, the surface shape is unknown, and the approach of the small star is unknown. The result is that the surface is uneven, and the small stars are conflicting. The speed and angular velocity of the probe are estimated.