宇宙探査機の自律着陸誘導法の研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10355036
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 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: 丸家 誠 日本電気株式会社, ヒューマンメディア研究所, 主任 ; 澤井 秀次郎 宇宙科学研究所, システム研究系, 助手 (30270440) ; 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, 助教授 (10169691)
• 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

1. 相対速度推定
惑星表面に着陸する際に、相対的な速度をキャンセルする必要がある。そこで表面に人工的なターゲットを落下させ、そのターゲットをもとに相対的な速度を推定する手法の検討を行った。また表面の自然地形から特徴点を抽出する手法について検討を行った。
2. 探査機の姿勢推定
レーザレンジセンサ情報をもとに着陸地点の表面に対する探査機の姿勢を推定する手法を検討した。センサ誤差を考慮して最小二乗法により精度よく推定を行い、シミュレーションによりその有効性を検証した。
3. 地形認識
探査天体表面の画像をもとに、陰影情報からその地形がクレータであるか山地あるいは平坦な場所であるかの認識を高速に行うアルゴリズムを構築した。
4. 惑星モデルの構築
小惑星などの形状や表面のクレータなどのモデル化を行い、惑星モデルを構築した。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。着陸に必要な高度計やレーザレンジセンサのモデル化を行い、仮想センサシステムを構築した。これらのモデルは着陸誘導制御手法を検証するためのグラフィカルシミュレータに実装した。

研究成果

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