Adaptive Neural Network-based Unscented Kalman Filter for Spacecraft Pose Tracking at Rendezvous

计算机科学 会合 计算机视觉 卡尔曼滤波器 人工智能 稳健性(进化) 卷积神经网络 航天器 扩展卡尔曼滤波器 控制理论(社会学) 工程类 生物化学 基因 航空航天工程 化学 控制(管理)
作者
Tae Ha Park,Simone D’Amico
出处
期刊:Cornell University - arXiv
摘要

This paper presents a neural network-based Unscented Kalman Filter (UKF) to track the pose (i.e., position and orientation) of a known, noncooperative, tumbling target spacecraft in a close-proximity rendezvous scenario. The UKF estimates the relative orbital and attitude states of the target with respect to the servicer based on the pose information extracted from incoming monocular images of the target spacecraft with a Convolutional Neural Network (CNN). In order to enable reliable tracking, the process noise covariance matrix of the UKF is tuned online using adaptive state noise compensation. Specifically, the closed-form process noise model for the relative attitude dynamics is newly derived and implemented. In order to enable a comprehensive analysis of the performance and robustness of the proposed CNN-powered UKF, this paper also introduces the Satellite Hardware-In-the-loop Rendezvous Trajectories (SHIRT) dataset which comprises the labeled imagery of two representative rendezvous trajectories in low Earth orbit. For each trajectory, two sets of images are respectively created from a graphics renderer and a robotic testbed to allow testing the filter's robustness across domain gap. The proposed UKF is evaluated on both domains of the trajectories in SHIRT and is shown to have sub-decimeter-level position and degree-level orientation errors at steady-state.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
重要的哈密瓜完成签到 ,获得积分10
1秒前
大模型应助Jenny采纳,获得20
3秒前
4秒前
舒心靖琪完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
丸子完成签到,获得积分10
4秒前
Owen应助bqf采纳,获得10
5秒前
如是之人完成签到,获得积分10
5秒前
我不会乱起名字的完成签到,获得积分10
6秒前
9秒前
9秒前
9秒前
独特秋凌完成签到 ,获得积分10
10秒前
11秒前
kk发布了新的文献求助30
12秒前
成就映秋完成签到,获得积分10
14秒前
领导范儿应助LYHZAU采纳,获得10
14秒前
wangdong完成签到,获得积分0
16秒前
17秒前
氙气飘飘完成签到 ,获得积分10
19秒前
bqf完成签到,获得积分20
19秒前
19秒前
pu完成签到 ,获得积分10
20秒前
大泥鳅发布了新的文献求助10
22秒前
bqf发布了新的文献求助10
23秒前
完美世界应助kk采纳,获得10
24秒前
单纯的冬灵完成签到 ,获得积分10
25秒前
勤奋的白桃完成签到,获得积分10
26秒前
乐乐应助jiangyao采纳,获得10
27秒前
大泥鳅完成签到,获得积分20
28秒前
29秒前
大模型应助Brave采纳,获得10
29秒前
万里发布了新的文献求助10
32秒前
羊六一发布了新的文献求助10
32秒前
32秒前
贾小闲完成签到,获得积分10
32秒前
wsazah完成签到,获得积分10
33秒前
方圆几里完成签到 ,获得积分10
34秒前
35秒前
阳光发布了新的文献求助10
36秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 450
Mixing the elements of mass customisation 360
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
the MD Anderson Surgical Oncology Manual, Seventh Edition 300
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 300
Political Ideologies Their Origins and Impact 13th Edition 260
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3781649
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3327217
关于积分的说明 10230067
捐赠科研通 3042074
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1669791
邀请新用户注册赠送积分活动 799315
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758774