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Domain randomisation and CNN-based keypoint-regressing pose initialisation for relative navigation with uncooperative finite-symmetric spacecraft targets using monocular camera images

Kajak, Karl Martin und Maddock, Christie und Frei, Heike und Schwenk, Kurt (2023) Domain randomisation and CNN-based keypoint-regressing pose initialisation for relative navigation with uncooperative finite-symmetric spacecraft targets using monocular camera images. Advances in Space Research. Elsevier. doi: 10.1016/j.asr.2023.02.024. ISSN 0273-1177.

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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0273117723001436

Kurzfassung

Vision-based relative navigation technology is a key enabler of several areas of the space industry such as on-orbit servicing, space debris removal, and formation flying. A particularly demanding scenario is navigating relative to a non-cooperative target that does not offer any navigational aid and is unable to stabilise its attitude. This research integrates a convolutional neural network (CNN) and an EPnP-solver in a pose initialisation system. The system's performance is benchmarked on images gathered from the European Proximity Operations Simulator EPOS 2.0 laboratory. A synthetic dataset is generated using Blender as a rendering engine. A segmentation-based pose estimation CNN is trained using the synthetic dataset and the resulting pose estimation performance is evaluated on a set of real images gathered from the cameras of the EPOS 2.0 robotic close-range relative navigation laboratory. It is demonstrated that a synthetic-image-trained CNN-based pose estimation pipeline is able to successfully perform in a close-range visual relative navigation setting on real camera images of a 6-facet symmetrical spacecraft.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/194044/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Domain randomisation and CNN-based keypoint-regressing pose initialisation for relative navigation with uncooperative finite-symmetric spacecraft targets using monocular camera images
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kajak, Karl MartinKarl.Kajak (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maddock, Christiechristie.maddock (at) strath.ac.ukhttps://orcid.org/0000-0003-1079-4863NICHT SPEZIFIZIERT
Frei, HeikeHeike.Frei (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0836-9171NICHT SPEZIFIZIERT
Schwenk, KurtKurt.Schwenk (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4305-9702NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:17 Februar 2023
Erschienen in:Advances in Space Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.asr.2023.02.024
Verlag:Elsevier
ISSN:0273-1177
Status:veröffentlicht
Stichwörter:close-range relative navigation, pose estimation, symmetric uncooperative target, monocular camera, convolutional network, domain randomisation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - RICADOS++ [RO], R - Projekt RICADOS [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Raumflugbetrieb und Astronautentraining > Raumflugtechnologie
Hinterlegt von: Frei, Heike
Hinterlegt am:27 Feb 2023 09:24
Letzte Änderung:27 Feb 2023 09:24

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