Évitement autonome de collision.

Un système de navigation et de guidage qui maintient un CubeSat à l’écart des débris en orbite basse, en n’allumant le récepteur GNSS qu’en cas de besoin, pour économiser l’énergie.

Le problème

L’orbite terrestre basse est de plus en plus encombrée, et les satellites doivent de plus en plus éviter les débris par eux-mêmes. Cela demande une bonne estimation de la position, mais faire fonctionner un récepteur GNSS en continu consomme une part importante du budget énergétique d’un CubeSat. Dans le cadre du Student Aerospace Challenge, j’ai travaillé sur le guidage, la navigation et le contrôle (GNC) d’une telle mission (lot de travail 7).

Ce que j’ai fait

J’ai développé un système de navigation intégré dans lequel un filtre de Kalman unscented (UKF) fusionne des mesures GNSS, prises seulement en cas de besoin, avec des capteurs auxiliaires, pendant qu’un superviseur décide quand allumer le récepteur. Par-dessus, j’ai construit un contrôleur prédictif (MPC) qui planifie les manœuvres d’évitement sur un horizon glissant et élargit la zone d’exclusion autour du débris à mesure que l’incertitude de navigation prévue augmente. J’ai validé toute la boucle sous MATLAB/Simulink face à des profils d’erreur GNSS réels de Sentinel-6A, au sein d’une équipe de six personnes.

Points clés

1. 01Filtre de Kalman unscented fusionnant un GNSS à cycle d’utilisation réduit avec des capteurs auxiliaires
2. 02Logique de supervision décidant quand le récepteur GNSS s’allume
3. 03Commande prédictive élargissant la zone d’exclusion à mesure que l’incertitude augmente
4. 04Validé face à des profils d’erreur GNSS réels de Sentinel-6A

Résultats