Autonomous Guidance, Navigation, and Control Using Vector Code Correlation Algorithm for Landing on Far-Distant Small Bodies
| Project/Area Number |
20J23574
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | The Graduate University for Advanced Studies |
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Principal Investigator |
大平 元希 総合研究大学院大学, 物理科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | ベクトル符号相関法 / FPGA / 人工マーカ / 超広帯域通信 / 航法誘導制御 / SLAM / 小天体探査 / テンプレートマッチング / マーカ / 透視投影変換 / 再帰性反射 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，着陸可能な平坦な地点へ探査機を自律的に誘導する手法を提案する．これまでにない自律性の高い手法を提案することで，超遠方天体への着陸実現へのブレイクスルーを目指す．これを実現するためには，人口的なマーカや岩などのランドマークではなく，天体表面の濃淡を活用した地形相対画像航法が必要である．そこで，オンボード処理に適したベクトル符号相関法による画像比較を応用し，画像中の平坦な領域の抽出・追跡手法を開発する．そして，それらの平坦領域への誘導制御手法を開発し，様々な天体・環境下での着陸シミュレーションを行う．さらに，実際の天体環境を模擬したフィールド実験を行い，実環境への適用性を評価する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
様々な天体へ適用可能な探査機の自律航法誘導制御技術を開発することを目的に、以下の2つの点を中心に研究を実施した。
1.画像中の平坦な領域の追跡手法の改良：天体表面の平坦な領域を探査機が画像から自動追跡する手法を改良した。そして、画像中の照明環境変化（太陽角）に対する追跡精度変化を検証し、実ミッションで生じうる照明環境変化に対してロバストであることを確認した。これまでの成果と統合することで、様々な小天体環境に対してロバストかつ高精度・高速な平坦領域の自律抽出・追跡を実現した。
2.人工マーカを用いたマーカ・探査機位置の同時推定手法の改良：天体表面の平坦領域を活用した手法に加え、画像と電波を活用した人工マーカシステムと人工マーカを活用した位置推定手法を改良した。昨年度までに、再帰性反射による画像中のマーカ2次元位置検出と、超広帯域通信によるマーカ・探査機間距離測定機能を有する人工マーカを提案してきた。本年度は、アンテナを改良することで、小天体近傍環境により適した距離測定システムを構築した。さらに、測距値とマーカ2次元位置の対応関係が未知であるという本研究特有の課題に対し、尤度とダイナミクスに基づいた新たな観測量対応関係推定手法をSLAMに組み込むことで、リアルタイムかつ高精度な探査機・マーカ位置の同時推定を実現した。この手法は形状モデルやマーカ地図などの事前情報を必要としないため、遠方小天体探査との相性も非常に良い。そして、様々な小天体環境を模擬した位置推定シミュレーションにより、マーカ観測の外れ値やダイナミクスモデルに誤差がある場合でも、初期位置誤差程度の精度でリアルタイムに位置推定が可能なことを確認した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
