基于视觉的导航系统完整性监测的设计原则与方法

《IEEE Open Journal of Vehicular Technology》：Design Principles and Methods for Integrity Monitoring of Vision-Based Navigation Systems

　　

摘要：

随着太空活动的增加，太空碎片产生的风险也在上升，这影响着太空的安全与可持续性。传统的太空态势感知依赖于单一的星跟踪器和地面跟踪设施。尽管在高效的太空交通管理系统中具有重要意义，但关于在近地轨道卫星星座上使用在轨光学传感器进行太空态势感知的研究却相对较少。本文旨在解决这一重要问题。我们首先提出了一个利用近地轨道卫星星座进行在轨太空态势感知的新分析系统模型，随后开发了一种用于评估和分析该系统的方法。我们还提出了一种泊松期望重访周期算法，并通过蒙特卡洛模拟对其进行了验证，同时引入了等效轨道分布周期，以揭示重访周期与几何变量之间的关系，基于实际及定制卫星星座得出了有价值的结论。对实际卫星星座的实验表明，对于远地点高度在552公里到650公里之间的目标，其代表性的泊松期望重访周期在0.4天到5.7天之间，而不同精度下的单次计算时间则在0.02秒到7.25秒之间。我们的研究成果可为未来用于太空态势感知的在轨及机载计算系统的设计提供参考，比如太空物体检测和太空交通监测系统。