Pole Estimation and Optical Navigation using Circle of Latitude Projections

要約

小惑星などの回転する天体や木星などの帯状の大気を持つ球状惑星の画像には、緯度円（CoL）としてよくモデル化された特徴が含まれることがあります。探査機に搭載されたカメラや望遠鏡で撮影された画像には、このCoLの投影が楕円として写ります。この研究では、CoLの投影を利用して、回転する小惑星の極の向きと共分散を決定する方法を紹介します。また、扁平球体としてモデル化された既知の惑星の場合、同様のCoL投影が探査機の位置特定にどのように使用されるかを示している。これらの方法は射影幾何学の原理を利用して開発されたものである。小惑星ベンヌ（極の配向）と木星（探査機の位置特定）のシミュレーション画像に対する数値的な結果が提供される。

要約(オリジナル)

Images of both rotating celestial bodies (e.g., asteroids) and spheroidal planets with banded atmospheres (e.g., Jupiter) can contain features that are well-modeled as a circle of latitude (CoL). The projections of these CoLs appear as ellipses in images collected by cameras or telescopes onboard exploration spacecraft. This work shows how CoL projections may be used to determine the pole orientation and covariance for a spinning asteroid. In the case of a known planet modeled as an oblate spheroid, it is shown how similar CoL projections may be used for spacecraft localization. These methods are developed using the principles of projective geometry. Numerical results are provided for simulated images of asteroid Bennu (for pole orientation) and of Jupiter (for spacecraft localization).

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