宇宙機の大規模編隊飛行を実現する相対航法・情報共有ネットワークの構築

构建相关导航与信息共享网络，实现航天器大规模编队飞行

基本信息

批准号：
19J21523
负责人：
船曳敦漠
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

研究課題A「宇宙機の大規模編隊飛行を実現する相対航法・情報共有ネットワークの理論構築」に関して、推定計算の安定性に優れる完全分散型推定と、推定精度に優れる部分分散型推定を組み合わせた適応型分散推定を提案した。研究課題B「非修理系に適した冗長性・耐故障性を備えたネットワーク構築」に関しては、宇宙機間における観測・通信のネットワークが有する観測性を定量的に評価し、その値に応じて推定アルゴリズムの動作を調整する手法（観測性駆動適応分散型推定）を提案した。これにより、観測センサや通信機の故障が発生したとしても、その故障が相対航法に与える影響を定量的に評価し、分散推定のふるまいを動的に変化させることで、安定的に相対位置・速度推定が可能となった。研究課題C「UWB通信機の実機試験による性能評価及び提案ネットワークの検証」に関しては、研究課題A・Bで提案した相対航法アルゴリズムの性能検証が実機試験では困難であることが判明したため、数値シミュレーションによって代用することとした。開発した数値シミュレータを用いて、相対航法アルゴリズムの性能を評価する上で重要となる様々な要素（宇宙機群の配置、初期推定誤差、故障モード、観測・通信ネットワークの接続状態、等）に対して感度解析を行い、また代表的な既存の相対航法アルゴリズムとの性能比較を行い、本研究の提案手法である適応型分散推定・観測性駆動適応分散型推定の有効性を定量的に示した。

关于研究项目A，“建立相对导航和信息共享网络的理论，这些网络实现了航天器的大规模地层飞行”，我们提出了一个自适应差异估计，结合了完美分布式估计估计，该估计在估计计算中具有良好的稳定性估计，并且部分分布式估计，并且在估计中具有良好的准确性。关于研究项目B，“建立一个适合非修复系统的网络”，我们提出了一种方法（观察驱动的自适应分布式估计），该方法对航天器之间的观察和通信网络的观察性观察性和通信网络的性能进行了定量评估，并根据该值调整了估计算法的操作。这可以通过定量评估故障对相对导航的影响进行稳定的相对位置和速度估计，即使观察传感器或通信设备失败，并动态地改变了方差估计的行为。关于研究项目C，“使用UWB通信机器的实际机器测试进行绩效评估和提出的网络验证”，发现在实际机器测试中，很难对研究项目A和B提出的相对导航算法的性能验证，因此我们决定使用数值模拟替换它。使用开发的数值模拟器，对各种因素进行了敏感性分析，这些因素对于评估相对导航算法的性能（例如，航天器排列，初始估计误差，失败模式，观察/通信网络连接状态等）和绩效比较的典型现有相对导航算法，量身定期的研究效率，该方法是典型的估算，该方法是为了分配有效性的，该方法是为了分散有效性的，该方法是为了分散的，该方法是为了分散有效性的，该方法是为了分散的，该方法是为了分散有效性的，该方法是为了分散有效性的，可观察性驱动的自适应色散估计。