A Convex Formulation of the Soft-Capture Problem

要約

非協力的なタンブリング空間オブジェクトをソフトにキャプチャするための高速軌道最適化アルゴリズムを提案します。
私たちのアルゴリズムは、6 自由度の整備宇宙船に対して安全で動的に実行可能な最小燃料軌道を生成し、整備宇宙船上の事前定義された位置と対象物体との間のソフト キャプチャ (接触時の相対速度がゼロに近い) を実現します。
視野制約の凸型緩和を強制し、その後、衝突を回避するために軌道を修正する逐次凸型プログラムによって凸型問題を解決します。
最適化問題は標準の 2 次コーン プログラミング ソルバーを使用して解決できるため、アルゴリズムは飛行ソフトウェアでの実装に高速かつ実用的になります。
最大 10{\deg}/s までのオブジェクトの転倒速度の範囲にわたるシミュレーションで、アルゴリズムのパフォーマンスと堅牢性を実証します。

要約(オリジナル)

We present a fast trajectory optimization algorithm for the soft capture of uncooperative tumbling space objects. Our algorithm generates safe, dynamically feasible, and minimum-fuel trajectories for a six-degree-of-freedom servicing spacecraft to achieve soft capture (near-zero relative velocity at contact) between predefined locations on the servicer spacecraft and target body. We solve a convex problem by enforcing a convex relaxation of the field-of-view constraint, followed by a sequential convex program correcting the trajectory for collision avoidance. The optimization problems can be solved with a standard second-order cone programming solver, making the algorithm both fast and practical for implementation in flight software. We demonstrate the performance and robustness of our algorithm in simulation over a range of object tumble rates up to 10{\deg}/s.

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