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Relative Navigation and Guidance using Beacons

Relative Navigation and Guidance using Beacons

深宇宙におけるランデブードッキングにおいて,ターゲットが遠方にある場合の相対航法誘導手法を確立することを目的としている.本研究では,ターゲットが発するビーコンの到来方向を推定することで,ターゲットの相対軌道を推定することを目指している.

The objective of this study is to establish a relative navigation guidance method for rendezvous docking in deep space when the target is far away. This research aims to estimate the relative orbit of the target by estimating the direction of arrival of the beacon emitted by the target.

Abstract

今後の深宇宙探査では,複数宇宙機による協調ミッションが数多く検討されている.これを実現するためには,宇宙機間の相対位置・速度を推定し,適切なマヌーバを実施する,相対航法誘導技術が必要不可欠である.ターゲットが近傍に存在する場合には,カメラを用いた光学航法等が有効であるが,ターゲットが遠方に存在する場合,自律的に相対航法誘導を行う手法は未確立である.本研究では,ビーコンを用いた相対電波航法誘導手法を提案している.ターゲットが発するビーコンをオブザーバがアレイアンテナにより受信し,ビーコンの到来方向,すなわちターゲットの方向を推定する.その方向の情報をもとに,ターゲットの相対軌道を推定する.
本手法によって,深宇宙における複数宇宙機協調ミッションが実現可能となり,実施可能なミッションの幅が広がると考えられる.本研究では,提案手法の確立を目指し,数値シミュレーションや電波実験を通して検討を行っている.

In future deep space exploration, many cooperative missions by multiple spacecraft are being considered. To achieve this, relative navigation guidance technology is essential to estimate the relative position and velocity between spacecrafts and perform appropriate maneuvers. When the target is in the vicinity, optical navigation using a camera is effective, but when the target is far away, an autonomous relative navigation guidance technique has not yet been established. In this study, we propose a method of relative radio navigation guidance using beacons. An observer receives a beacon emitted by a target using an array antenna and estimates the direction of arrival of the beacon, i.e., the direction of the target. Based on the directional information, the relative orbit of the target is estimated.
The proposed method enables cooperative missions between multiple spacecraft in deep space, and is expected to expand the range of feasible missions. In this study, we aim to establish the proposed method through numerical simulations and radio experiments.

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