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宇宙探査機の自律着陸誘導法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 10355036
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 航空宇宙工学
研究機関宇宙科学研究所

研究代表者

二宮 敬虔  宇宙科学研究所, 宇宙探査工学研究系, 教授 (70013646)

研究分担者 久保田 孝  宇宙科学研究所, 宇宙探査工学研究系, 助教授 (90211888)
橋本 樹明  宇宙科学研究所, 宇宙探査工学研究系, 助教授 (70228419)
川口 淳一郎  宇宙科学研究所, システム研究系, 教授 (10169691)
丸家 誠  日本電気株式会社, 主任
澤井 秀次郎  宇宙科学研究所, システム研究系, 助手 (30270440)
研究期間 (年度) 1998 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
30,190千円 (直接経費: 29,800千円、間接経費: 390千円)
2001年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2000年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
1999年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
1998年度: 19,400千円 (直接経費: 19,400千円)
キーワード宇宙探査機 / 自律着陸 / 航法誘導 / 姿勢制御 / 惑星モデル / 地形認識 / センサ情報処理 / 障害物回避
研究概要

月や惑星などへの探査機の自律的着陸誘導法について,安全・確実に着陸するために必要なセンサ情報処理,カメラ画像に基づく地形認識,それらの情報に基づいた探査機誘導制御則に関する検討を行った.また,計算機上に天体の表面地形モデル(太陽光の反射特性も含む)と探査機モデル(ダイナミクス・制御則,センサモデルなどを含む)を構築し,探査機の自律着陸を計算機上で模擬できるグラフィカル着陸シミュレータを開発した.以下に得られた知見をまとめる.
1.グローバルマッピング
移動ステレオ法と輪郭・影情報を用いる手法により,3次元構造を復元する手法を確立した.
2.惑星モデルの構築
惑星形状や表面のクレータなどのモデル化を行い,さまざま惑星モデルを生成可能にした.また,太陽光の反射特性を考慮し,任意の位置から撮像した画像を生成する機能を実現した.
3.着陸誘導制御アルゴリズム
複雑な表面地形に対しても特徴点抽出が可能な手法を構築した.また,距離センサおよび画像情報を用いて,探査機の相対位置姿勢検出などがロバストに行われるアルゴリズムを考案した.
4.地形認識
画像情報から定性的な地形認識を行う手法を確立し,障害物回避,目標地点への高精度誘導着陸手法を構築した.
本研究により,ロバストで高精度な自律着陸航法誘導システムが構築可能となり,今後の惑星科学の発展に大きく貢献できることが期待される.

報告書

(5件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (60件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (60件)

  • [文献書誌] Toshihiko Misu: "Optical Guidance for Autonomous Landing of Spacecraft"IEEE Transaction Aerospace and Electronic Systems. Vol.35,No.2. 459-473 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jun'ichiro Kawaguchi: "An Autonomous Optical Guidance and Navigation Around Asteroids"Acta Astronautica. Vol.44,No.5. 267-280 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshihiko Misu: "Terrain Shape Recognition for Celestial Landing/Rover Missions from Shade Information"Acta Astronautica. Vol.45,No.4-9. 357-364 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 三須 俊彦: "天体表面画像からの地形認識・抽出手法"電子情報通信学会論文誌D-II. Vol.J82-D-II, No.9. 1444-1457 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中谷 一郎: "深宇宙探査機の自律化技術"計測と制御ミニ特集「惑星探査」. Vol.39,No.9. 570-575 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tatsuaki Hashimoto: "Accurate Navigation for Lunar Lander/Orbiter based on Crater Identification"Advances in the Astronautical Sciences. Vol.108. 667-676 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tatsuaki Hashimoto: "Autonomous Descent and Touch-down via Optical Sensors"Advances in the Astronautical Sciences. Vol.108. 469-480 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi Kubota: "Maneuver Strategy for Station Keeping and Global Mapping around an Asteroid"Advances in the Astronautical Sciences. Vol.108. 769-779 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jun'ichiro Kawaguchi: "MUSES-C, Asteroid Sample and Return Journey and its Technology Development"Proc.of 49th IAF Congress. Vol.1. (1998)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Maruya Makoto: "Estimation of Motion and Shape of Asteroid Based on Image Sequences"Proc.of 14th International Symposium on Space Flight Dynamics. Vol.1. (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jun'ichiro Kawaguchi: "The MUSES-C, Technology Demonstrator for the Sample and Return its Current Development Status"Proc.of IAF Specialists Symposium. Vol.1. (1999)

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  • [文献書誌] Takashi Kubota: "Autonomous Landing System for MUSES-C Sample Return Mission"Proc.of fifth International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space. Vol.1. 615-620 (1999)

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  • [文献書誌] Takashi Kubota: "Navigation, Guidance, and Control of Asteroid Sample Return Spacecraft : MUSES-C"Proc.of 4th International Conference on Spacecraft Guidance, Naviation and Control Sytems. Vol.1. 511-516 (1999)

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  • [文献書誌] Takashi Kubota: "An Autonomous Navigation and Guidance System for MUSES-C Asteroid Landing"Proc.of 4th IAA International Conference on Low-Cost Planetary Missions. Vol.1. IAA-L-030 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi Kubota: "Light Weight Sensors for the Autonomous Asteroid Landing of MUSES-C Mission"Proc.of 4th IAA International Conference on Low-Cost Planetary Missions. Vol.1. IAA-L-1001 (2000)

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  • [文献書誌] Takashi Kubota: "Robotics Technology for Asteroid Sample Return Mission MUSES-C"Proc.of Sixth International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space. AS016. 1-6 (2001)

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  • [文献書誌] Takashi Kubota: "Image-based Topographic Recognition on Natural Terrain"Proc.of the 2001 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Vol.2. 901-906 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tatsuaki Hashimoto: "Image-Based Guidance Navigation and Control for MUSES-C Sample and Return Spacecraft"Proc.of AAS Guidance and Control Conference. 02-023. 1-6 (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Misu, T.Hashimoto, K.Ninomiya,: ".Optical Guidance for Autonomous Landing of Spacecraft,"IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems. Vol.35No.2. 459-473 (1999)

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    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kawaguchi, X.Hashimoto, T.Misu, S.Sawa: "An Autonomous Optical Guidance and Navigation Around Asteroids"Acts Astronautica. Vol.44, No.5. 267-280 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Misu, T.Hashimoto, K.Ninomiya: "Terrain Shape Recognition for celestial Landing Rover Missions from Shade Information"Acta Astronautica. Vol.45, Nos.4-9. 357-280 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Misu, T.Hashimoto, K.Ninomiya: "Recognition and Extraction of Topographic Features from Grayscale Image or a Celestial Body, (in japan)"Trans. Of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers D-II. Vol.J82.D-II, No.9. 1444-1457 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakatani, T.Kubota,: "Autonomous Spacecraft System Technology for Deep Space Exploration.(in Japan)"Journal of the Society of Instrument and Control Engineers. Vol.39, No.9. 570-575 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hashimoto, Y.lmamura, T.Kubota, K.Ninomiya: "Aurate Navigation for Lunar Lander/Orbiter based on Crater Identification."Advances in the Astronautical Sciences. Vol. 108, pp. 667-676, Univelt Inc. (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hashimoto, T.Kubqta, J.Kawaguchi, M.Uo, K.Baba, T.Yamashita: "Autonomous Descent and Touch-down via Optical Sensors"Advances in the Astronautiral Sciences, Vol. 108, pp469-480, Umvelt Inc. (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kubota, T.Hashimoto, M.Uo, M.Maruya, K.Baba: "Maneuver Strategy for Station Keeping and Global Mapping around an Asteroid"Advances in the Astronautical Sciences, Vol. 108, pp. 769-779, Univelt Inc. (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kawaguchi: "MUSES-C, Asteroid Sample and Retum Journey and its Technology Development"49th lAF Congress. (1998)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Maruva. S.Sawai T.Kubota, T.Hashimoto K.Ninomiya: "Estimation of Motion and Shape of Asteroid Based on Image Sequences,"14th International Symposium on Space Flight Dynamics. (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kawaguchi. K-Uesugi, A.Fujiwara, H.Matsu,: "The MUSES-C, Technology Demonstrator for the sample and Retum Curent Development Srarus"Novel Concepts for Smaller, Faster and Better Space Missions, IAF Specialists Symposium. (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kubota, S.Sawai T.Misu T.Hashimoto J.Kawaguchi A.Fujiwara: "Autonomous Landing System for Muses-C Sample Retum Mission"Fifth Intemational Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space,. 615-620 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Kubota, T.Hashimoto, J.Kawaguchi, S.Sawai, K.Baba, M.Uo, M.Ogasawara, H.Osanaj: "Navigation, Guidance, and Control of Asteroid Sample Retum Spacecraft : Muses-C,"4th International Conference on Spacecraft Guidance, Navigation and Control Systems. 511-516 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kubota, T.Hashimoto. S.Sawai. J.Kawaguchi K.Ninomiya, M.Uo, K.Baba: ""An Autonomous Navigation and Guidance System for MUSES-C Asteroid Landing,"4th IAA International Conference on Low-Cost Planetary Mssions. IAA-L-030. (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kubota, T.Hashimoto, T.Mizuno: ""Light Weight Sensors for the Autonomous Asteroid Landing of MUSES-C Mission ;"4th IAA International Conference on Low-Cost Planetary Missions. IAA-L-1001. (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kubota, S. Sawai, T. Hashimoto, J. Kawaguchi, A. Fujiwara,: ". Robotics Technology for Asteroid Sample Return Mission MUSES-C ""Sixth International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Spaced AS0 16. (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kubota, T. Misu, T. Hashimoto, K. Ninomiya: ". Image-based Topographic Recognition on Natural Terrain ;"The 2001 EEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Vol. 2. 901-906 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] . Hashimoto, T. Kubota, S. Sawai, M. Uo,: ""Image-Based Guidance Navigation and Control for MUSES-C Sample and Return Spacecraft,"TAAS Guidance and Control Conference. 02-023 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hashimoto: "Accurate Navigation for Lunar Lander/Orbiter based on Crater Identification"Advances in the Astronautical Sciences. Vol.108. 667-676 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hashimoto: "Autonomous Descent and Touch-down via Optical Sensors"Advances in the Astronautical Sciences. Vol.108. 469-480 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 久保田 孝: "太陽センサと地球センサを用いた月面探査ローバの自己位置同定手法"ロボティクス・メカトロニクス講演会2001講演論文集. 2P2-A7. (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 澤井 秀次郎: "月へのピンポイント軟着陸最終降下時の航法・誘導に関する検討"第45回宇宙科学技術連合講演会予稿集. 01-2E3. (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 久保田 孝: "画像認識に基づく月面高精度着陸手法"第45回宇宙科学技術連合講演会予稿集. 01-2E11. (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hashimoto: "Image-Based Guidance Navigation and Control for MUSES-C Sample and Return Spacecraft"Proc. of AAS Guidance and Control Conference. 02-023. (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 二宮敬虔: "画像情報に基づく月探査機の高精度航法"第44回宇宙科学技術連合講演会講演集. 00-3C2. (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hashimoto: "Autonomous Descent and Touch-down Via Optical Sensors"AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting. 01-134. (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Sawai: "MUSES-C Touch-Down Test by Robotics Simulator"10th Workshop on Astrodynamics and Flight Mechanics. C3. 286-291 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hashimoto: "Accurate Navigation for Lunar Lander/Orbiter based on Crater"AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting. 01-148. (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kubota: "An Autonomous Navigation and Guidance System for MUSES-C Asteroid Landing"Proc.of 4th IAA International Conference on Low-Cost Planetary Missions. IAA-L-0307. (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kubota: "Maneuver Strategy for Station Keeping and Global Mapping around an Asteroid"AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting. 01-156. (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] J. Kawaguchi: "An Autonomous Optical Guidance and Navigation Around Asteroids"Acta Astronautica. Vol.44, No.5. 267-280 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 橋本樹明: "定性的地形認識に基づく月面高精度着陸手法"第16回誘導制御シンポジウム講演論文集. 117-122 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] J. Kawaguchi: "The MUSES-C, Technology Demonstrator for the Sample and Return its Current Development Status", Novel Concepts for Smaller, Faster and Better"Proc. of IAF Specialists Symposium. 19-21 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 丸家誠: "小惑星探査におけるグローバルマッピング手法"アストロダイナミクスシンポジウム講演論文集. (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T. Kubota: "Autonomous Landing System for MUSES-C Sample Return Mission"Proc. of 5th International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space. 1. 615-620 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 澤井秀次郎: "小惑星探査における自律着陸ランデブ手法"1999年電子情報通信学会通信ソサエティ大会予稿集. TB-1-5. 461-462 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Misu: "Autonomy in Guidance using image-based terrainrecognition and optical navigation" Proc.of 14th Int.Symp.on Space Flight Dynamics. (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 久保田孝: "MUSES-Cミッションにおける自律着陸センサの開発" 第42回宇宙科学連合講演会講演集. 98-3B3. (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] J.Kawaguchi: "Hardware Simulation of Image Based Navigation for MUSES-C" Proc.of 49th IAF Congress. B-7. 151-156 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.Maruya: "Estimation of Motion and Shape of Asteroid Based Image Sequences" Proc.of 14th Int.Symp.on Space Fight Dynamics. (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] J.Kawaguchi: "MUSES-C,Asteroid Sample and Return Journey and its Technology Development" Proc.of 49th IAF Congress. (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Misu: "Terrain shape recognition for celestial landing/rover missions from shade information" Proc.of 3rd IAA Int.Conf.on Low-Cost Planetary Missions. 11.2.5. (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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