通过主动感知改善在轨自主航天器检查的照明

通过主动感知改善在轨自主航天器检查的照明

Sagarika Rao Valluri, Benjamin Riviere

1 分钟阅读•2026年10月18日

对在轨空间目标进行自主检查,对于空间态势感知至关重要,也是受限轨道环境中执行近距离操作的重要手段。碎片清除、卫星维修以及在轨组装和制造等任务都需要开展检查。近期任务包括由 Starfish Space 和 Impulse Space 执行的 Remora 任务、Qingzhou 原型航天器,以及 Astroscale 的 ADRAS-J——一颗成功拍摄太空碎片近距离图像的演示卫星。

相关工作

检查规划器由两个相互耦合的部分组成:确定要访问哪些视点的制导系统,以及用于量化从这些视点观察时兴趣点(POIs)是否已完成检查的度量指标。

度量指标为视点选择提供依据,制导系统则负责执行视点规划。两者共同支持实现完整覆盖的目标:在约束条件下检查所有兴趣点。在航空航天领域,制导方法大致可分为三类。

在各类检查规划器中,度量指标依赖解析计算的函数。考虑光照时,通常以几何方式处理。这使模型局限于视线检查,并假设视线检查足以衡量检查效果。在太阳同步轨道上,表面所受光照可能极不均匀:目标的某些部分可能始终处于阴影中或光照昏暗。即使采用解析模型,传统检查方法仍存在局限。

实验

通过定量和定性分析,对三种不同的检查概率进行测试。

实验设置

实验在 Isaac Sim 中进行,使用 NASA 开源的 Lunar Gateway 模型作为目标,并使用基于 CloudSat 模型改造的通用卫星模型作为追踪航天器,同时加入地球、月球和太阳模块。

常见问题

为什么自主航天器检查很重要? 它有助于提升空间态势感知,并支持在受限轨道环境中执行近距离操作,包括碎片清除、卫星维修以及在轨组装和制造。

检查规划器由哪两个相互耦合的部分组成? 制导系统负责选择视点,度量指标则判断从这些视点观察时兴趣点是否已完成检查。

为什么仅靠视线检查可能不足以完成检查? 视线检查无法充分反映光照条件,目标的某些部分可能因此处于阴影中或光照昏暗。

实验使用了哪些模型和环境? 实验在 Isaac Sim 中使用 Lunar Gateway 模型作为目标、基于 CloudSat 改造的卫星模型作为追踪航天器,并加入地球、月球和太阳模块。