Guidage autonome des véhicules spatiaux pour l'évitement de collision en poussée faible: une approche par méthodes basées sur le principe de Pontryagin et l'apprentissage

L'objectif de ce projet de thèse est de développer un algorithme de guidage autonome pour les satellites, garantissant l'évitement des collisions en cas de détection d'une conjonction entre deux engins spatiaux ou entre un engin spatial et des débris orbitaux. Cette fonction de guidage doit à la fois planifier la manœuvre d'évitement et assurer le suivi de cette trajectoire nominale, malgré les perturbations orbitales. Les exigences clés dans la conception de cette fonction de guidage pour l'évitement de collision incluent : 1. l'optimalité, garantissant une utilisation efficace du carburant dans le respect des capacités du véhicule spatial (capacité de propulsion, niveau de charge de la batterie, périodes d'éclipse, etc.) ; 2. l'efficacité numérique, visant à proposer des algorithmes dont l'empreinte numérique est compatible avec les capacités embarquées de calcul ; 3. la fiabilité, assurant la stabilité du contrôle dans des conditions nominales ; 4. la robustesse, garantissant les performances face aux erreurs commises et aux perturbations orbitales notamment en matière de stabilité. Pour répondre à ce défi complexe, la stratégie choisie s'appuie sur trois piliers : - la théorie de la commande optimale, - l'apprentissage automatique et ses réseaux de neurones, - la théorie de la commande en boucle fermée. Si les outils de la commande optimale permettent de décrire les manœuvres optimales d'échappement satisfaisant les capacités du satellite au travers d'un ensemble de conditions mathématiques, l'apprentissage par réseaux de neurones doit fournir un outil de résolution de ces contraintes à faible coût numérique en exploitation. Enfin, le corpus théorique de l'automatique permettra d'assurer la stabilité et la robustesse, essentielles à la fonction de guidage, en prenant en compte les erreurs commises dans le calcul de la commande optimale et en rejetant les perturbations. L'approche proposée doit garantir une réponse sûre et durable aux risques de collision, tout en respectant les limites opérationnelles du satellite. École doctorale : SYSTEMES Direction : Christophe LOUEMBET Financement : MSCA COFUND BEST