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Titel:

Bildbasierte SLAM-Relativnavigation und 3D-Rekonstruktion für das On-Orbit-Servicing von unbekannten und unkooperativen Raumflugkörpern

Autor(en): F. Schnitzer, A. Sonnenburg, K. Janschek, G. Willich
Zusammenfassung: Für das autonome On-Orbit-Servicing sind die Kenntnis über die Form des Zielraumflugkörpers und eine adäquate Relativnavigation während der Annäherungsphase essentiell für kollisionsfreie Interaktionen und Serviceoperationen. Für den Fall, dass die Form des Ziels unbekannt ist (z. B. Weltraumschrott oder beschädigte Satelliten), muss dessen 3D-Form geschätzt werden. Kamerabasierte Messungen bieten Vorteile in Kosten, Gewicht und Leistungsaufnahme, ergeben aber wegen der ungünstigen Beleuchtungsbedingungen, den speziellen Oberflächen von Raumfahrzeugen und der begrenzten Rechenkapazität an Bord oft nur eine verteilte 3D-Punktwolke mit niedriger Dichte. Übliche 3D-Rekonstruktionsalgorithmen basieren auf dichten Punktwolken und sind sehr rechenintensiv. Daher sind geeignete neue und echtzeitfähige Algorithmen für die Auswertung notwendig. Vorgestellt wird ein Ansatz, bei dem alle notwendigen Informationen zur Durchführung eines Rendezvous-manövers bezüglich eines unbekannten, unkooperativen und um eine Achse rotierenden Zieles ausschließ-lich aus Stereokameradaten gewonnen werden. Durch Einsatz eines Rendezvous-SLAM-Algorithmus (SLAM - Simultaneous Localization and Mapping) wird die Positions-Messung markanter Punkte auf der Zieloberfläche ("Bildverarbeitung") stark verbessert und die Schätzung kinematischer (Relativ-)Zustände bezüglich des Zieles ermöglicht ("Zustandsschätzung"). Die resultierende, verrauschte Punktwolke mit niedriger Dichte wird nun genutzt, um die Stereobild-basierte Re-konstruktion der unbekannten Form des Ziels ("Geometrische Rekonstruktion") zu verbessern und somit eine Kollisionsvermeidung und eine geometrische Charakterisierung des Zieles zu ermöglichen. Der vorlie-gende Beitrag skizziert das Gesamtkonzept und präsentiert experimentelle Ergebnisse auf der Basis von synthetischen Bilddaten und realen Bilddaten eines institutseigenen Rendezvous-Simulators.
Veranstaltung: Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2012, Berlin
Verlag, Ort: Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2012
Medientyp: Conference Paper
Sprache: deutsch
Format: 21,0 x 29,7 cm, 9 Seiten
URN: urn:nbn:de:101:1-201212216447
Stichworte zum Inhalt: On-Orbit-Servicing, Relativnavigation
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Veröffentlicht am: 21.12.2012