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Survey of autonomous guidance methods for powered planetary landing

Song, Zhengyu und Wang, Cong und Theil, Stephan und Seelbinder, David und Sagliano, Marco und Liu, Xin-fu und Shao, Zhijiang (2020) Survey of autonomous guidance methods for powered planetary landing. Frontiers of Information Technology and Electronic Engineering, 21 (5), Seiten 652-674. Springer. doi: 10.1631/FITEE.1900458. ISSN 2095-9184.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://doi.org/10.1631/FITEE.1900458

Kurzfassung

This paper summarizes the autonomous guidance methods (AGMs) for pinpoint soft landing on celestial surfaces. We first review the development of powered descent guidance methods, focusing on their contributions for dealing with constraints and enhancing computational efficiency. With the increasing demand for reusable launchers and more scientific returns from space exploration, pinpoint soft landing has become a basic requirement. Unlike the kilometer-level precision for previous activities, the position accuracy of future planetary landers is within tens of meters of a target respecting all constraints of velocity and attitude, which is a very difficult task and arouses renewed interest in AGMs. This paper states the generalized three- and six-degree-of-freedom optimization problems in the powered descent phase and compares the features of three typical scenarios, i.e., the lunar, Mars, and Earth landing. On this basis, the paper details the characteristics and adaptability of AGMs by comparing aspects of analytical guidance methods, numerical optimization algorithms, and learning-based methods, and discusses the convexification treatment and solution strategies for non-convex problems. Three key issues related to AGM application, including physical feasibility, model accuracy, and real-time performance, are presented afterward for discussion. Many space organizations, such as those in the United States, China, France, Germany, and Japan, have also developed free-flying demonstrators to carry out related research. The guidance methods which have been tested on these demonstrators are briefly introduced at the end of the paper.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140069/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Survey of autonomous guidance methods for powered planetary landing
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Song, ZhengyuChina Academy of Launch Vehicle Technology, Beijing, 100076, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, CongBeijing Aerospace Automatic Control Institute, Beijing, 100854, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Theil, StephanStephan.Theil (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5346-8091NICHT SPEZIFIZIERT
Seelbinder, Daviddavid.seelbinder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4080-3169NICHT SPEZIFIZIERT
Sagliano, MarcoMarco.Sagliano (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1026-0693NICHT SPEZIFIZIERT
Liu, Xin-fuSchool of Aerospace Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing, 100081, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shao, ZhijiangCollege of Control Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, 310027, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 März 2020
Erschienen in:Frontiers of Information Technology and Electronic Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:21
DOI:10.1631/FITEE.1900458
Seitenbereich:Seiten 652-674
Verlag:Springer
ISSN:2095-9184
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Autonomous guidance method, Pinpoint soft landing, Powered descent, Nonlinear programming
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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):Hochpräzise Lageregelung (alt)
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Navigations- und Regelungssysteme
Hinterlegt von: Theil, Dr.-Ing. Stephan
Hinterlegt am:07 Jan 2021 10:09
Letzte Änderung:15 Jul 2021 16:26

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