Information-Based Trajectory Planning for Autonomous Absolute Tracking in Cislunar Space

要約

月面での活動の復活には、月面航行と宇宙状況認識 (SSA) の進歩が必要です。
これらのタスクに関連する課題により、地上での介入をほとんど必要とせずに動作する自律的な計画、ナビゲーション、および追跡技術への関心が高まっています。
この研究では、衛星間の相対測定によるナビゲーションと追跡パフォーマンスを最大化することを目的とした、低推力移動観測者用の軌道計画ツールを導入します。
拡張された観測者/ターゲット状態と、収集された関連する測定セットの間の相互情報に基づいて、観測期間にわたって収集された情報の式を定式化します。
次に、情報獲得と制御努力のバランスをとりながら、移動観測者にとって最適な軌道設計問題を開発し、この問題を逐次凸計画法 (SCP) アプローチで解決します。
開発された方法は、月星体制における宇宙船を含むシナリオで実証され、自律航法と追跡が改善される可能性を示しています。

要約(オリジナル)

The resurgence of lunar operations requires advancements in cislunar navigation and Space Situational Awareness (SSA). Challenges associated to these tasks have created an interest in autonomous planning, navigation, and tracking technologies that operate with little ground-based intervention. This research introduces a trajectory planning tool for a low-thrust mobile observer, aimed at maximizing navigation and tracking performance with satellite-to-satellite relative measurements. We formulate an expression for the information gathered over an observation period based on the mutual information between augmented observer/target states and the associated measurement set collected. We then develop an optimal trajectory design problem for a mobile observer, balancing information gain and control effort, and solve this problem with a Sequential Convex Programming (SCP) approach. The developed methods are demonstrated in scenarios involving spacecraft in the cislunar regime, demonstrating the potential for improved autonomous navigation and tracking.

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