Как именно будет использоваться навигационная камера OSIRIS-REx для навигации?

Есть 2 NavCam :

TAGCAMS — это набор из трех инженерных камер: двух Navcam и Stowcam. У них одинаковый формат пикселей (2592 на 1944) и такое же широкое поле зрения, 44 на 32 градуса. (Подробнее читайте здесь.)

Камеры Navcam оснащены монохромными датчиками и фокусируются на бесконечность. Они предназначены для изображения астероида и фоновых звезд до 4-й величины для навигационных целей. Есть два для резервирования.

Навкамы являются резервной копией для системы LIDAR . LIDAR используется для создания точной топографической карты Бенну. По этой карте будет выбрано место отбора проб.

OSIRIS-REx включает встроенные алгоритмы отслеживания естественных особенностей (NFT) для обработки изображений NavCam в качестве резервной копии базовой линии лидара. Это предлагает два независимых бортовых метода навигации для удовлетворения всех требований TAG.

Если вместо лидара используется NFT, собранные изображения NavCam обрабатываются на борту для определения известных особенностей поверхности. Известные объекты, определенные с помощью наземных инструментов с использованием высокоточной модели формы астероида и известной траектории TAG, сохраняются в каталоге и визуализируются на борту для представления их ожидаемого внешнего вида. Алгоритм корреляции находит, где на изображениях находятся элементы каталога, и передает измерения фильтру Калмана, который оценивает орбитальное состояние космического корабля. Оценку состояния из NFT можно использовать с тем же алгоритмом управления маневром для обновления записи Checkpoint и Matchpoint.

На подходе к Бенну будут использоваться несколько камер для обнаружения Бенну :

Фаза приближения миссии OSIRIS-REx начинается в августе 2018 года с первоначальной попытки оптического обнаружения Бенну за 60 дней до встречи с астероидом.

Узкоугольная камера PolyCam с полем зрения 0,8 ◦ используется на этом этапе для обнаружения Бенну, когда космический корабль находится на расстоянии более 2 миллионов километров от Бенну. Когда космический аппарат достигает расстояния 136 км, используется 4◦ FOV MapCam, чтобы обеспечить возможность изображения всей конечности астероида с фоновыми звездами 4-й величины. Наконец, на расстоянии до 20 км изображения OpNav с наведением по центру закрываются широкоугольной камерой NavCam с углом обзора 40°.

Эти ранние изображения PolyCam используются со звездным методом OpNav и данными радиометрического отслеживания DSN для определения состояния космического корабля относительно Бенну и уточнения эфемерид Бенну.

Камеры NavCam будут использоваться во время операции отбора проб :

Через 3 часа и 20 минут OSIRIS-REx поворачивается в ориентацию, подходящую для съемки с помощью NavCam, одной из трех камер, входящих в набор TAGCAMS. Изображения захода на посадку, созданные NavCam, помогут в реконструкции маневра TAG и поддержат оптическую навигацию с использованием алгоритма отслеживания природных объектов, который обрабатывает изображения NavCam, чтобы сделать их доступными в качестве резервного источника навигационных данных и проверить работу лидаров.

Распознавание изображений используется для преобразования изображений NavCam в особенности местности.

Требования к вождению для навигации Touch And Go (TAG) заключаются в том, чтобы коснуться поверхности в радиусе 25 м от желаемого места сбора проб с ошибками скорости менее 2 см/с. Чтобы выполнить эти требования, на раннем этапе проектирования миссии было доказано, что маневры Checkpoint (CP) и Matchpoint (MP) необходимо будет скорректировать, чтобы устранить дисперсию после маневра ухода с орбиты (ODM) из-за неопределенностей навигации и горения. Базовый метод навигации заключался в использовании измерений дальности с помощью лидара для определения состояния орбиты космического корабля до CP, чтобы использовать алгоритм наведения для обновления как CP, так и MP Burns 5.. Базовый уровень лидара был связан с риском из-за проблем с разработкой оборудования, и были серьезные опасения, что лидары могут быть недоступны вовремя. Команда проекта решила, что резервная копия лидарной навигации позволит снизить этот риск. Было принято решение разработать автономную оптическую навигационную систему под названием «Отслеживание природных объектов» (NFT) в качестве этой резервной копии с использованием данных от существующей TAGCAMS системы наведения, навигации и управления (GN&C).

Отслеживание природных особенностей

Было рассмотрено несколько резервных методов для оценки состояния космического корабля до CP, чтобы реализовать необходимое бортовое руководство для удовлетворения требований точности TAG. Из множества вариантов было ясно, что оптическая навигация, вероятно, является наиболее многообещающей и зрелой техникой для реализации.

Система NFT оценивает состояние орбиты, сопоставляя «функции», найденные на изображениях, собранных навигационной камерой (называемой NavCam). Это изображение сопоставляется с предсказанным внешним видом объекта, который визуализируется на борту...

Траектория сбора образцов:

Из-за расстояния между Землей и Бенну в 30 световых минут навигация должна быть автономной. Таким образом, NFT выполняется на борту.