Navigation d'un vehicule autonome autour d'un asteroide

Les missions d'exploration planetaire utilisent des vehicules spatiaux pour acquerir les donnees scientifiques qui font avancer notre connaissance du systeme solaire. Depuis les annees 90, ces missions ciblent non seulement les planetes, mais aussi les corps celestes de plus petite taille comme les asteroides. Ces astres representent un defi particulier du point de vue des systemes de navigation, car leur environnement dynamique est complexe. Une sonde spatiale doit reagir rapidement face aux perturbations gravitationnelles en presence, sans quoi sa securite pourrait etre compromise. Les delais de communication avec la Terre pouvant souvent atteindre plusieurs dizaines de minutes, il est necessaire de developper des logiciels permettant une plus grande autonomie d'operation pour ce type de mission.;Les resultats de simulation montrent que l'ajout d'une mesure de distance par cycle de mise a jour entraine une amelioration significative des performances de navigation. Ce procede reduit l'erreur d'estimation ainsi que les periodes de non-observabilite en plus de contrer la dilution de precision des mesures. Les analyses de sensibilite confirment quant a elles la contribution des mesures de distance a la diminution globale de l'erreur d'estimation et ce pour une large gamme de parametres de conception. Elles indiquent egalement que l'erreur de cartographie est un parametre critique pour les performances du systeme de navigation developpe.;Mots cles : Estimation d'etat, filtre de Kalman adaptatif, navigation optique, lidar, asteroide, simulations numeriques;Ce memoire presente un systeme de navigation autonome qui determine la position et la vitesse d'un satellite en orbite autour d'un asteroide. Il s'agit d'un filtre de Kalman etendu adaptatif a trois degres de liberte. Le systeme propose se base sur l'imagerie optique pour detecter des " points de reperes " qui ont ete prealablement cartographies. Il peut s'agir de crateres, de rochers ou de n'importe quel trait physique discernable a la camera. Les travaux de recherche realises se concentrent sur les techniques d'estimation d'etat propres a la navigation autonome. Ainsi, on suppose l'existence d'un logiciel approprie qui realise les fonctions de traitement d'image. La principale contribution de recherche consiste en l'inclusion, a chaque cycle d'estimation, d'une mesure de distance afin d'ameliorer les performances de navigation. Un estimateur d'etat de type adaptatif est necessaire pour le traitement de ces mesures, car leur precision varie dans le temps en raison de l'erreur de pointage. Les contributions secondaires de recherche sont liees a l'analyse de l'observabilite du systeme ainsi qu'a une analyse de sensibilite pour six parametres principaux de conception.