NASA的StarFOX实验成功展示卫星群自主导航技术并延长任务期限至2025年

美国国家航空航天局（NASA）的编队飞行实验展示了卫星群自主导航的前景。

星舰编队飞行光学实验（StarFOX）中的四颗立方体卫星通过将星跟踪器的图像视觉与机器人算法相结合来计算它们的轨道。

斯坦福大学航空航天学副教授、斯坦福大学太空会合实验室创始主任西蒙尼·达米科（Simone D'Amico）告诉SpaceNews ：“这种卫星群上的导航系统可用于绕地球导航。”“由于我们不使用GPS，它可以用于绕月球或火星飞行，并且具有更高的自主性。”

任务操作员与Starling进行通信，Starling是2023年7月在Rocket Lab Electron上发射的四颗立方体卫星群，作为一个整体。StarFOX是四项测试未来卫星群通信、导航和自主技术的实验之一。

总的来说，Starling计划已经表现出了足够的潜力，NASA决定延长其任务期限。Starling计划原定于5月结束，现已延长至2025年12月。  

混合算法

点火的飞行导航测试中，发射卫星与目标各占一个，发射者知道目标的初始位置。

达米科表示，StarFOX已证明四颗卫星可以“消耗先验信息，也消耗动力来提高导航精度”地自主导航。

根据最近在犹州洛根举行的小型卫星会议上发表的一篇论文，StarFOX成功的关键是一套名为“仅角度绝对和相对轨迹测量系统（ARTMS）”的算法。ARTMS将图像处理和初始轨道确定算法与一种可随时间以及改进的卫星群状态估计的算法相结合。

“我们已经了解了使用小型卫星上常用的星体跟踪器可以达到一定的精度，”达米科说。“我们还了解了如何提高性能，例如，通过交换由多个观察者进行的测量。”

Starling卫星通过卫星间交换数据。  

“如果多个观察者在视野中看到一个共同的目标，那么交换这些测量数据并将其融合到我们的算法中，就可以更准确、更快速地确定该望远镜的轨道，”达米科说他补充说，数据交换还可以提高每颗卫星对自己轨道的了解。

需要测试

StarFOX 还展示了严格测试的重要性。

“我们在地面进行完整的硬件环路测试之前就了解了飞行的重要性，”达米科说。“为了在预算和时间限制内完成测试，我们进行了单独的单元测试，并花费了综合费用测试，这些测试本来可以让我们对实验的执行充满信心。”

在 Starling 任务初期，飞行软件崩溃了。NASA 艾姆斯研究中心的一位软件工程师通过使用地面工程模型，通过分配额外的内存解决了该问题。