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Safe landing area determination for a Moon lander by reachability analysis

Arslantas, Yunus und Oehlschlägel, Thimo und Sagliano, Marco (2016) Safe landing area determination for a Moon lander by reachability analysis. Acta Astronautica, 128, Seiten 607-615. Elsevier. doi: 10.1016/j.actaastro.2016.08.013. ISSN 0094-5765.

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456kB

Kurzfassung

In the last decades developments in space technology paved the way to more challenging missions like asteroid mining, space tourism and human expansion into the Solar System. These missions result in difficult tasks such as guidance schemes for re-entry, landing on celestial bodies and implementation of large angle maneuvers for spacecraft. There is a need for a safety system to increase the robustness and success of these missions. Reachability analysis meets this requirement by obtaining the set of all achievable states for a dynamical system starting from an initial condition with given admissible control inputs of the system. This paper proposes an algorithm for the approximation of nonconvex reachable sets (RS) by using optimal control. Therefore subset of the state space is discretized by equidistant points and for each grid point a distance function is defined. This distance function acts as an objective function for a related optimal control problem (OCP). Each infinite dimensional OCP is transcribed into a finite dimensional Nonlinear Programming Problem (NLP) by using Pseudospectral Methods (PSM). Finally, the NLPs are solved using available tools resulting in approximated reachable sets with information about the states of the dynamical system at these grid points. The algorithm is applied on a generic Moon landing mission. The proposed method computes approximated reachable sets and the attainable safe landing region with information about propellant consumption and time.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/106519/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Safe landing area determination for a Moon lander by reachability analysis
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Arslantas, YunusYunus.Arslantas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9924-2250NICHT SPEZIFIZIERT
Oehlschlägel, ThimoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sagliano, MarcoMarco.Sagliano (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:November 2016
Erschienen in:Acta Astronautica
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:128
DOI:10.1016/j.actaastro.2016.08.013
Seitenbereich:Seiten 607-615
Verlag:Elsevier
ISSN:0094-5765
Status:veröffentlicht
Stichwörter:reachability, optimal control, trajectory optimization, moon lander
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt ATON (alt)
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Navigations- und Regelungssysteme
Hinterlegt von: Arslantas, Yunus Emre
Hinterlegt am:10 Okt 2016 16:59
Letzte Änderung:08 Nov 2023 15:18

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