ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 629.78

Технічна механіка, 2024, 3, 35- 48

МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ЗМІНИ ПРОСТОРОВОГО ПОЛОЖЕННЯ ОБ'ЄКТА ОРБІТАЛЬНОГО СЕРВІСУ З НЕВІДОМОЮ ФОРМОЮ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2024.03.035

Фоков О. А.

Фоков О. А.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Розроблено метод визначення просторового положення об'єкта орбітального сервісу (цілі) з невідомою формою поверхні, оснований на обробці хмар точок поверхні цілі. Припускається, що хмара точок отримана за допомогою встановленого на сервісному космічному апараті датчика у вигляді системи на основі лідар. Алгоритм реалізації методу оперує зі спрощеним описом хмари, використовує тільки координати точок хмари без виявлення ознак поверхні. Ідея методу вирішення задачі визначення просторового положення пояснюється наступним. Зі всіх точок хмари, отриманих на певний момент часу, обираються точки, що певною мірою близькі до заданої сукупністю площин, розташованих у просторі певним чином. З хмари точок, що відповідає наступному моменту часу, обираються точки, що– близькі до тієї ж сукупності площин, але відомим чином переміщеної у просторі. Розташування проєкцій відібраних точок хмар на задані площини умовно назвемо картиною перетину хмар точок з площинами. Змінюючи переміщення сукупності площин намагаємось досягти найбільшого збігу картин перетину першої та другої хмар точок. Міра збігу картин перетину характеризується запропонованою цільовою функцією, аргументи якої є параметрами зміни просторового положення цілі. Параметри переміщення цілі визначаються як аргументи цільової функції, що надають їй максимальне можливе значення. Запропоновано варіант формулювання цільової функції. Розглянуто тестовий приклад застосування запропонованого методу. Для пошуку аргументів цільової функції був використаний метод глобальної оптимізації, відомий як метод прямого пошуку. Проведені тестові розрахунки підтвердили працездатність алгоритму та виявили межі його застосування. Питання оцінювання обчислювальних витрат не розглядалося, перевірялася працездатність запропонованого методу визначення просторового положення у принципі. Перевагою методу є його здатність визначати зміну просторового положення об'єкта зі заздалегідь невідомою формою поверхні. Запропонований метод визначення параметрів зміни відносного просторового положення цілі може розглядатися як постачальник даних спостереження для процедури фільтрації при оцінюванні параметрів відносного руху цілі з невідомою формою поверхні.
     

визначення відносного просторового положення, орбітальний сервіс, об'єкт сервісу з невідомою формою, хмари точок, цільова функція

1.Zhu W., She Y., Hu J., Wang B., Mu J., Li S. A hybrid relative navigation algorithm for a large–scale free tum-bling non–cooperative target. 2022. Vol. 194. Pp. 114–125. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.01.028

2. Pasqualetto Cassinis L., Fonod R., Gill E. Review of the robustness and applicability of monocular pose estimation systems for relative navigation with an uncooperative spacecraft. Progress in Aerospace Sciences. 2019. Vol. 110. 100548. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2019.05.008

3. He Y, Liang B., Li S. Non-cooperative spacecraft pose tracking based on point cloud feature. Acta Astronautica. 2017. V. 139. Pp. 213–221. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2017.06.021

4 Hu J., Li S., Xin M. Real-time Pose Determination of Ultra-Close Non-Cooperative Satellite based on Time-of-Flight Camera. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. January. 2024. Pp. 1–20. https://doi.org/10.1109/TAES.2024.3424428

5. Opromolla R., Fasano G., Rufino G., Grassi M. Pose Estimation for Spacecraft Relative Navigation Using Model-Based Algorithms. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2017. Vol. 53, No. 1. Pp. 431–447. https://doi.org/10.1109/TAES.2017.2650785

6. Lim T. W., Oestreich C. E. Model-free pose estimation using point cloud data. Acta Astronautica. 2019. V. 165. Pp. 298–311. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2019.09.007

7. Opromolla R., Fasano G., Rufino G., Grassi M. A review of cooperative and uncooperative spacecraft pose determination techniques for close-proximity operations. Progress in Aerospace Sciences. 2017. Vol. 93. Pp. 53–72. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2017.07.001

8. Markley F. L., Crassidis J. L. Fundamentals of spacecraft attitude determination and control. New York: Springer Science + Business Media, 2014. 486 pp. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-0802-8

9. Відеокамера PMD[vision]®CamCube 2.0. [Електронний ресурс]. URL: https://dokumen.tips/documents/datasheet-camcube.html?page=2 (дата звернення: 06.11.2023).

Copyright (©) 2024 Фоков О. А.

Copyright © 2014-2024 Технічна механіка