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A Nonlinear Optimization Method to Provide Real-Time Feasible Reference Trajectories to Approach a Tumbling Target Satellite

Stoneman, Samantha und Lampariello, Roberto (2016) A Nonlinear Optimization Method to Provide Real-Time Feasible Reference Trajectories to Approach a Tumbling Target Satellite. ISAIRAS 2016, 2016-06-19 - 2016-06-22, Beijing, China.

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Offizielle URL: http://robotics.estec.esa.int/i-SAIRAS/isairas2016/Session5b/S-5b-2-SamanthaStoneman.pdf

Kurzfassung

We present a motion planning method based on nonlinear optimization to provide reference trajectories for a robotic spacecraft approaching a non-cooperative target satellite. We perform a first investigation of a planning method containing an offline and an online element which can be used to provide reference trajectories in a useful time. The method capabilities include identifying feasible solutions in the presence of a non-static obstacle space and the treatment of a Target satellite in any general tumbling state with angular velocities less than $5$ deg/s. We use a safety metric defined as the time-to-collision (ttc) with the Target satellite and show that the planning method can find the global minima for the defined problem within $50$ min. The approach maneuver is parametrized using a 6 degree of freedom (dof) task space which describes the final position of the grasping point on the Target satellite and the satellite's final angular velocity. First a global search composed of a coarse, randomized optimization plus a finer smoothing is performed, then the online algorithm interpolates between the pre-computed solutions and provides the reference trajectory to an on-board controller. An estimate for the offline computation times, up to 6 days for a sparse discretization, shows that in the presence of inertia uncertainties of the Target satellite, using parallelized optimization in an online global search can provide solutions on the order of minutes and is more attractive.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/113243/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:A Nonlinear Optimization Method to Provide Real-Time Feasible Reference Trajectories to Approach a Tumbling Target Satellite
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stoneman, SamanthaSamantha.Stoneman (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lampariello, RobertoRoberto.Lampariello (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2016
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:13
Status:veröffentlicht
Stichwörter:nonlinear optimization, on-orbit servicing, space robotics, active debris removal
Veranstaltungstitel:ISAIRAS 2016
Veranstaltungsort:Beijing, China
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:19 Juni 2016
Veranstaltungsende:22 Juni 2016
Veranstalter :China, HIT
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - On-Orbit Servicing [SY]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Autonomie und Fernprogrammierung
Hinterlegt von: Stoneman, Samantha
Hinterlegt am:17 Jul 2017 10:19
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:17

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