ShadowNav: Crater-Based Localization for Nighttime and Permanently Shadowed Region Lunar Navigation

要約

現在実行されているものよりも 1 日あたりの距離が大幅に長くなるミッションへの関心が高まっています。
さらに、これらの提案されたミッションのいくつかは、自動運転と暗闇での絶対的な位置特定を必要とします。
たとえば、エンデュランス A ミッションは、夜間に全走行距離の 1200km を走行することを提案しています。
このようなミッション中に利用できる自然光が不足しているため、視覚的なランドマークとして使用できるものと、ランドマークを観察できる範囲が制限されます。
惑星探査ローバーが長距離を横断するためには、ローバーが計画された軌道を維持し、既知の危険な領域を回避する能力にとって、搭載された絶対的なローカライゼーションが重要です。
現在、絶対的なローカリゼーションを達成するために、人間のオペレーターがローカルマップまたはオンボードからの画像を軌道画像およびマップと照合するグラウンドインザループ (GITL) 操作が実行されます。
この GITL 操作により、1 日に走行できる距離は数百メートルに制限されます。これは、ローバーが相対法によって許容可能なローカライズ エラーを維持できる距離です。
以前の研究では、クレーターをランドマークとして使用することが、日中の月の絶対位置特定を実行するための有望なアプローチであることが示されています。
この作業では、クレーターをランドマークとして利用し、表面で検出されたクレーターのエッジを軌道マップの既知のクレーターと一致させる絶対位置特定の方法を提示します。
外部照明器とステレオカメラを備えた知覚システムに基づくローカリゼーション手法に焦点を当てています。
(1) 単眼およびステレオ ベースの両方の表面クレーター エッジ検出技術、(2) 最適なローカリゼーションのためにクレーター エッジ マッチをスコアリングする方法、および (3) 夜間のシミュレートされた月面画像でのローカリゼーション パフォーマンスを評価します。
この手法は、ほとんどの惑星探査機ミッションで必要とされる 10m 未満の絶対位置推定誤差を維持する見込みがあることを示しています。

要約(オリジナル)

There has been an increase in interest in missions that drive significantly longer distances per day than what has currently been performed. Further, some of these proposed missions require autonomous driving and absolute localization in darkness. For example, the Endurance A mission proposes to drive 1200km of its total traverse at night. The lack of natural light available during such missions limits what can be used as visual landmarks and the range at which landmarks can be observed. In order for planetary rovers to traverse long ranges, onboard absolute localization is critical to the ability of the rover to maintain its planned trajectory and avoid known hazardous regions. Currently, to accomplish absolute localization, a ground in the loop (GITL) operation is performed wherein a human operator matches local maps or images from onboard with orbital images and maps. This GITL operation limits the distance that can be driven in a day to a few hundred meters, which is the distance that the rover can maintain acceptable localization error via relative methods. Previous work has shown that using craters as landmarks is a promising approach for performing absolute localization on the moon during the day. In this work we present a method of absolute localization that utilizes craters as landmarks and matches detected crater edges on the surface with known craters in orbital maps. We focus on a localization method based on a perception system which has an external illuminator and a stereo camera. We evaluate (1) both monocular and stereo based surface crater edge detection techniques, (2) methods of scoring the crater edge matches for optimal localization, and (3) localization performance on simulated Lunar surface imagery at night. We demonstrate that this technique shows promise for maintaining absolute localization error of less than 10m required for most planetary rover missions.

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