SurRender用于验证JUICE任务的基于视觉的导航算法

建立导航(VBN)

在未来

乐动体育app靠谱吗空中客车公司是基于视觉的导航(VBN)系统的领先开发商,该系统使用光学传感器和最先进的技术为移动车辆提供定位信息——在GPS(全球定位系统)服务不可用或不足时,提供了一个强有力的替代方案。

太空探索中一些最激动人心、最关键的时刻都依赖于VBN:交会(包括与轨道空间站的交会);再入、下降和着陆;以及扩展到星际旅行。它也有地面应用,支持飞机和无人机。一个显著的例子是自动空中加油(A3R),算法用于跟踪加油杆。

这张信息图突出了空客在基于视觉的导航(VBN)系统方面的乐动体育app靠谱吗专长。

空客在VBN方面拥有超过十年的经验和投资,在引领这一新兴、快速发展的技术进入下一代方面处于有利地位。乐动体育app靠谱吗

空间能力

VBN是几项高调任务的重要组成部分,其中包括乐动体育app靠谱吗飞行员(使用机载技术的精确和智能着陆)-欧洲机器人飞向月球的一个关键元素Luna-Resource着陆器这次任务是欧洲航天局(ESA)与俄罗斯联邦太空总署合作的一部分。

在着陆器降落到月球表面的最后几分钟,PILOT将为月球资源号自动着陆阶段提供关键信息。

利用空中客车的VBN专业技术进行轨道交会和乐动体育app靠谱吗在轨服务包括使用欧洲自动转移运载工具(ATV)的国际空间站补给任务,以及空间拖船和月球巡洋舰。交会也延伸到不受控制的物体,并涵盖了地球周围的空间碎片清除RemoveDebris任务和它的许多碎片捕获原型,或与火星样本返回任务在火星附近的会合策略。

VBN也是复杂空间探索任务的推动者。由喷气推进实验室(jpl)领导的火星样本返回(MSR)任务首当其冲,该任务包括在火星2020漫游者(Mars 2020 Rover)上收集火星岩石和灰尘样本,并将它们带回地球。一旦收集到样本,它们就会被收集到一个容器中(称为轨道样本),并被发射到低火星轨道。乐动体育app靠谱吗空中客车公司目前正在研制雄心勃勃的“地球返回轨道器”(Earth Return Orbiter),利用光学手段探测并捕获轨道样本,然后将其带回地球。

为了探索更远的地方,空客正在准备欧洲航天局的项目乐动体育app靠谱吗(木星冰卫星探测器),它将研究木星及其冰卫星。该航天器将于2022年开始对木星进行为期7.6年的巡航,并将在木星系统中使用VBN进行深空旅行,为期3.5年。

空中客车的VBN解决方案乐动体育app靠谱吗

我们的关键算法

梅蒂斯人

基于模型的探测器和跟踪器,在地球上使用(A3R),在太空中使用(会合、碎片清除等)。提供与在图像上找到的模型对象的相对位置。

忒弥斯

一种用于相对导航的特征检测器和跟踪器。在连续的图像中跟踪一组特征。

发现

一种用于绝对导航的高通用性地标匹配解决方案。使用一套数据库检测图像上的已知地标。

StarNav UFS

一系列预处理算法,以界面图像处理与导航过滤器。链接图像处理指标(图像上的点或边)与导航指标(连续图像之间的移动)。

StarNav施密特卡尔曼滤波器

基于多态模型表示的有效扩展卡尔曼滤波器实现。将StarNav UFS输入与可能的传统传感器(加速度计、陀螺仪、星跟踪器、多普勒测量等)的输入合并。

开发和验证方法

这张信息图详细描述了空客基于视觉的导航(VBN)系统软件开发周期。乐动体育app靠谱吗

分析和规范

任务需求分析是导航设计的基础。顶层需求向下流到系统规范、子系统规范和组件规范。过去任务的遗产服务于规格说明阶段,因为它为设计选择提供了依据。

模拟

在标准PC平台上进行了仿真,验证了设计的符合性。导航传感器可以使用一系列性能模型进行模拟,这些模型由以前的飞行数据和传感器分析支持。输入参数可以改变以评估解决方案的稳健性。

内部的StarNav工具包括一个成熟的VBN库,具有高度代表性的模型和模拟手段。

利用空中客车工具进行图像合成,可以模拟高保真图像乐动体育app靠谱吗投降

代表实时测试

实时测试验证了车载软件体系结构,包括调度和输入输出逻辑。通常,这些测试也在目标硬件上执行,并被称为环路中的处理器(PIL)测试。该测试台是迈向航空电子测试台(ATB)的第一步,该测试台也评估传感器硬件,并用于更先进的开发阶段。

StarNav开发过程的使用加快了从模拟测试到PIL测试的过渡,这要归功于一个高度传递的设计:模拟代码是飞行准备代码。

飞行测试

一旦符合规范和实时体系结构得到验证,就组装一个飞行平台。在飞行平台上的测试实现了实时架构,用实际传感器采集代替了传感器仿真。它们有时被称为硬件在环(hardware -in- loop, HIL)测试。为了进一步的研究和可行性评估,空间硬件通常被具有相似特性的小型COTS硬件所取代。飞行测试可以在机载无人机、机载直升机(如日内瓦)或使用机器人平台(如EPOS)进行。

任务的遗产

过去的任务构成了我们的VBN专业知识。我们的遗产包括:

  • 无人机的相对导航与广泛的飞行测试
  • SpaceTug/EPOS:基于模型的半合作交会跟踪。在EPOS设施进行测试。
  • A3R:基于模型的自动空中加油跟踪。在A330 MRTT上进行飞行测试。
  • 用于精确登月的相对和绝对导航。在Cabri G2直升机上进行飞行测试。

月球着陆的日内瓦

由空中客车和欧洲航天局开发乐动体育app靠谱吗的“日内瓦”是一个全软件的VBN解决方案,专门用于精确的月球着陆。两种图像处理算法的输出分别提供相对定位和绝对定位信息,并通过高效的扩展卡尔曼滤波器与惯性测量相混合。

GENEVIS通过仿真验证了该方案的性能和鲁棒性,在空间级处理器上的实时CPU负载性能,以及在真实硬件和代表性动态条件下的飞行精度。

由于空客VBN解决方案的高通用性,日内瓦会议的演示将该解决方案的成熟度提升到了TRL5,并为其他各种应用铺平了道路。乐动体育app靠谱吗

视觉导航联系人:

计算机视觉:computervision@乐动体育app靠谱吗airbus.com

GNC高级研究:gnc@乐动体育app靠谱吗airbus.com

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