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A Nonlinear Observer for Free-Floating Target Motion using only Pose Measurements

Mishra, Hrishik und De Stefano, Marco und Giordano, Alessandro Massimo und Ott, Christian (2019) A Nonlinear Observer for Free-Floating Target Motion using only Pose Measurements. In: 2019 American Control Conference, ACC 2019, Seiten 1114-1121. IEEE. 2019 American Control Conference (ACC), 10-12 July 2019, Philadelphia, PA, USA, USA. doi: 10.23919/ACC.2019.8814815. ISBN 978-1-5386-7926-5. ISSN 2378-5861.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8814815

Kurzfassung

In this paper, we design a nonlinear observer to estimate the inertial pose and the velocity of a free-floating non-cooperative satellite (Target) using only relative pose measurements. In the context of control design for orbital robotic capture of such a non-cooperative Target, due to lack of navigational aids, only a relative pose estimate may be obtained from slow-sampled and noisy exteroceptive sensors. The velocity, however, cannot be measured directly. To address this problem, we develop a model-based observer which acts as an internal model for Target kinematics/dynamics and therefore, may act as a predictor during periods of measurement discontinuity. To this end, firstly, we formalize the estimation problem on the SE(3) Lie group with different state and measurement spaces. Secondly, we develop the kinematics and dynamics observer such that the overall observer error dynamics possesses a stability property. Finally, the proposed observer is validated through robust Monte-Carlo simulations and experiments on a robotic facility.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130560/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:A Nonlinear Observer for Free-Floating Target Motion using only Pose Measurements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mishra, Hrishikhrishik.mishra (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5025-2447NICHT SPEZIFIZIERT
De Stefano, Marcomarco.destefano (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3777-9487NICHT SPEZIFIZIERT
Giordano, Alessandro MassimoAlessandro.Giordano (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2291-7525NICHT SPEZIFIZIERT
Ott, ChristianChristian.Ott (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0987-7493NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 August 2019
Erschienen in:2019 American Control Conference, ACC 2019
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.23919/ACC.2019.8814815
Seitenbereich:Seiten 1114-1121
Verlag:IEEE
Name der Reihe:2019 American Control Conference (ACC)
ISSN:2378-5861
ISBN:978-1-5386-7926-5
Status:veröffentlicht
Stichwörter:aerospace robotics;artificial satellites;mobile robots;Monte Carlo methods;observers;path planning;pose estimation;robot dynamics;robot kinematics;robot vision;nonlinear observer;noncooperative satellite;control design;orbital robotic capture;navigational aids;noisy exteroceptive sensors;model-based observer;measurement discontinuity;measurement spaces;observer error dynamics;pose measurements;free-floating target motion;dynamics observer;kinematics observer;Monte-Carlo simulation
Veranstaltungstitel:2019 American Control Conference (ACC)
Veranstaltungsort:Philadelphia, PA, USA, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:10-12 July 2019
Veranstalter :IEEE
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):On-Orbit Servicing (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Mishra, Hrishik
Hinterlegt am:18 Nov 2019 08:53
Letzte Änderung:19 Jul 2023 13:42

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