Engineering Extremely Rare Events in Astrodynamics for Deep-Space Missions in Autonomy

Informations projet

EXTREMA

N° de convention de subvention: 864697

DOI

10.3030/864697

Date de signature de la CE 12 Février 2020

Date de début 1 Janvier 2021

Date de fin 31 Decembre 2025

Financé au titre de

• EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)

Coût total

€ 1 972 837,00

Contribution de l’UE

€ 1 972 837,00

Coordonné par

POLITECNICO DI MILANO
Italy

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Les liens vers les livrables et les publications des projets du 7e PC, ainsi que les liens vers certains types de résultats spécifiques tels que les jeux de données et les logiciels, sont récupérés dynamiquement sur OpenAIRE .

Livrables

Open Research Data Pilot (1)

Data Management Plan

Publications

Peer reviewed articles (15)

Stable sets mapping with Taylor differential algebra with application to ballistic capture orbits around Mars

Auteurs: Pierluigi Di Lizia; Gianmario Merisio; Thomas Caleb; Francesco Topputo
Publié dans: CELESTIAL MECHANICS & DYNAMICAL ASTRONOMY, 2022, ISSN 0923-2958
Éditeur: Kluwer Academic Publishers
DOI: 10.1007/s10569-022-10090-8

High-Accuracy, Vision-Based Attitude Estimation System for Air-Bearing Spacecraft Simulators

Auteurs: Fabio Ornati, Gianfranco Di Domenico, Paolo Panicucci, Francesco Topputo
Publié dans: Journal of Spacecraft and Rockets, Numéro 62, 2025, Page(s) 579-591, ISSN 0022-4650
Éditeur: American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI: 10.2514/1.a36073

A Deterministic-Stochastic Hybrid Integrator for Random Ordinary Differential Equations with Aerospace Applications

Auteurs: Carmine Giordano
Publié dans: Aerospace, Numéro 12, 2025, Page(s) 397, ISSN 2226-4310
Éditeur: MDPI AG
DOI: 10.3390/aerospace12050397

Finding regions of bounded motion in binary asteroid environment using Lagrangian descriptors

Auteurs: Gianmario Merisio; Sebastiano Raffa; Francesco Topputo
Publié dans: COMMUNICATIONS IN NONLINEAR SCIENCE & NUMERICAL SIMULATION, 2023, ISSN 1007-5704
Éditeur: Elsevier BV
DOI: 10.1016/j.cnsns.2023.107198

The TinyV3RSE Hardware-in-the-Loop Vision-Based Navigation Facility

Auteurs: Paolo Panicucci; Francesco Topputo
Publié dans: Sensors, 2022, ISSN 1424-8220
Éditeur: Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
DOI: 10.3390/s22239333

Deep-Space Optical Navigation Exploiting Multiple Beacons

Auteurs: V. Franzese; F. Topputo
Publié dans: The Journal of the Astronautical Sciences, 2022, ISSN 2195-0571
Éditeur: Springer Nature
DOI: 10.1007/s40295-022-00303-5

Robust Low-Thrust Trajectory Optimization Using Convex Programming and a Homotopic Approach

Auteurs: Andrea Carlo Morelli; Christian Hofmann; Francesco Topputo
Publié dans: IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2022, ISSN 0018-9251
Éditeur: Institute of Electrical and Electronics Engineers
DOI: 10.1109/taes.2021.3128869

Qualitative study of ballistic capture at Mars via Lagrangian descriptors

Auteurs: Alessio Quinci; Gianmario Merisio; Francesco Topputo
Publié dans: COMMUNICATIONS IN NONLINEAR SCIENCE & NUMERICAL SIMULATION, 2023, ISSN 1007-5704
Éditeur: Elsevier BV
DOI: 10.1016/j.cnsns.2023.107285

Warm Start of Interior-Point Methods Applied to Sequential Convex Programming

Auteurs: Andrea Carlo Morelli, Christian Hofmann, Francesco Topputo
Publié dans: IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Numéro 60, 2024, Page(s) 3837-3846, ISSN 0018-9251
Éditeur: Institute of Electrical and Electronics Engineers
DOI: 10.1109/taes.2024.3371405

A Homotopic Direct Collocation Approach for Operational-Compliant Trajectory Design

Auteurs: Alessandra Mannocchi; Carmine Giordano; Francesco Topputo
Publié dans: THE JOURNAL OF THE ASTRONAUTICAL SCIENCES, 2022, ISSN 2195-0571
Éditeur: Springer
DOI: 10.1007/s40295-022-00351-x

Performance Assessment of Convex Low-Thrust Trajectory Optimization Methods

Auteurs: Christian Hofmann; Andrea C. Morelli; Francesco Topputo
Publié dans: JOURNAL OF SPACECRAFT AND ROCKETS, 2023, ISSN 0022-4650
Éditeur: American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI: 10.2514/1.a35461

Convex Low-Thrust Trajectory Optimization with No-Thrust Constraints and Moving Target

Auteurs: Christian Hofmann, Francesco Topputo
Publié dans: Journal of Spacecraft and Rockets, Numéro 61, 2024, Page(s) 889-899, ISSN 0022-4650
Éditeur: American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI: 10.2514/1.a35877

Convex Trajectory Optimization Using Thrust Regularization

Auteurs: Andrea C. Morelli; Alessandro Morselli; Carmine Giordano; Francesco Topputo
Publié dans: Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2024, ISSN 0731-5090
Éditeur: American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI: 10.2514/1.g007646

Onboard Orbit Determination for Deep-Space CubeSats

Auteurs: Eleonora Andreis; Vittorio Franzese; Francesco Topputo
Publié dans: Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2022, ISSN 0731-5090
Éditeur: American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI: 10.2514/1.g006294

Characterization of Gauss–Markov stochastic sequences for mission analysis

Auteurs: Carmine Giordano
Publié dans: Astrodynamics, Numéro 8, 2024, Page(s) 135-148, ISSN 2522-008X
Éditeur: Springer Science and Business Media LLC
DOI: 10.1007/s42064-023-0183-3

Conference proceedings (31)

A Robust Image Processing Pipeline for Planets Line-Of-Sight Extraction for Deep-Space Autonomous Cubesats Navigation

Auteurs: Andreis, E.; Panicucci, P.; Franzese, V.; Topputo, F.
Publié dans: 2022
Éditeur: American Astronautical Society

On the Performance of Discretization and Trust-Region Methods for On-Board Convex Low-Thrust Trajectory Optimization

Auteurs: Hofmann, Christian; Morelli, Andrea C.; Topputo, Francesco
Publié dans: 2022
Éditeur: American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI: 10.2514/6.2022-1892

Toward Self-Driving Interplanetary CubeSats: the ERC-Funded Project EXTREMA

Auteurs: Di Domenico, G.; Andreis, E.; Andrea Carlo Morelli; Merisio, G.; Franzese, V.; Giordano, C.; Morselli, A.; Panicucci, P.; Ferrari, F.; Topputo, F.
Publié dans: 2021
Éditeur: International Astronautical Federation

Towards Validation and Verification of Autonomous Vision-Based Navigation for Interplanetary Spacecraft

Auteurs: null null, Paolo Panicucci, Eleonora Andreis, Fabio Ornati, Francesco Topputo
Publié dans: Papers of ESA GNC-ICATT 2023, 2024
Éditeur: ESA
DOI: 10.5270/esa-gnc-icatt-2023-112

A Hybrid Stochastic-Deterministic Integrator for Spacecraft Dynamics with Uncertainty

Auteurs: Giordano, C.; Topputo, F.
Publié dans: 2023
Éditeur: American Astronautical Society

Design of Operational Compliant Trajectories Through a Homotopic Direct Collocation Algorithm

Auteurs: Mannocchi, A.; Giordano, C.; Topputo, F.
Publié dans: 2023
Éditeur: American Astronautical Society

An Indirect Formulation of Operational Compliant Low-thrust Trajectories

Auteurs: Alessandra Mannocchi, Carmine Giordano, Francesco Topputo
Publié dans: AIAA SCITECH 2024 Forum, 2024
Éditeur: American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI: 10.2514/6.2024-0631

A Vision-Based Navigation Algorithm for Autonomous Deep-Space Cruise

Auteurs: Andreis, E.; Panicucci, P.; Franzese, V.; Topputo, F.
Publié dans: 2022
Éditeur: Georgia Institute of Technology

The EXTREMA Autonomous Guidance Algorithm for Low-Thrust Interplanetary Spacecraft

Auteurs: Morelli, A. C.; Morselli, A.; Perico, D.; Topputo, F.
Publié dans: Numéro 16, 2025
Éditeur: N.A.

Closed-Loop Guidance for Interplanetary CubeSats with Indirect Methods

Auteurs: Mannocchi, A.; Giordano, C.; Topputo, F.
Publié dans: Numéro 2, 2025
Éditeur: N.A.

Development of a flat-sat software for deep-space autonomous GNC hardware-in-the-loop testing

Auteurs: D. Perico
Publié dans: Materials Research Proceedings, Aerospace Science and Engineering, Numéro 33, 2023, Page(s) 239-246
Éditeur: Materials Research Forum LLC
DOI: 10.21741/9781644902677-35

Characterization of Ballistic Capture Corridors Aiming at Autonomous Ballistic Capture at Mars

Auteurs: Merisio, G.; Topputo, F.
Publié dans: 2022
Éditeur: American Astronautical Society

Backbone of Ballistic Capture Set

Auteurs: Merisio, G.; Topputo, F.
Publié dans: 2023
Éditeur: American Astronautical Society

Improvements and Applications of the DART Vision-Based Navigation Test Bench TINYV3RSE

Auteurs: Panicucci, P.; Pugliatti, M.; Franzese, V.; Topputo, F.
Publié dans: 2022
Éditeur: American Astronautical Society

ETHILE: A Thruster-In-The-Loop Facility to Enable Autonomous Guidance and Control of Autonomous Interplanetary CubeSat

Auteurs: Morselli, A.; Morelli, A. C.; Topputo, F.
Publié dans: 2022
Éditeur: International Astronautical Federation

Hardware-In-the-Loop Validation of Autonomous Interplanetary Navigation Algorithms for Interplanetary Cruises with the Optical Star Stimulator

Auteurs: Eleonora Andreis, Hans Krüger, Svenja Woicke, Paolo Panicucci, Francesco Topputo
Publié dans: AIAA SCITECH 2024 Forum, 2024
Éditeur: American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI: 10.2514/6.2024-0776

An Overview of Autonomous Optical Navigation for Deep-Space CubeSats

Auteurs: Andreis, E.; Vittorio Franzese; Topputo, F.
Publié dans: IAF Astrodynamics Symposium 2021, 2022
Éditeur: Curran Associates, Inc.

An Overview of the EXTREMA Deep-Space Optical Navigation Experiment

Auteurs: Panicucci, P.; Andreis, E.; Franzese, V.; Topputo, F.
Publié dans: 2022
Éditeur: Georgia Institute of TEchnology

A Convex Guidance Approach to Target Ballistic Capture Corridors at Mars

Auteurs: Morelli, A. C.; Merisio, G.; Hofmann, C.; Topputo, F.
Publié dans: 2022
Éditeur: American Astronautical Society

The EXTREMA Orbital Simulation Hub: a Facility for GNC Testing of Autonomous Interplanetary CubeSat

Auteurs: Morselli, A.; Di Domenico, G.; Andreis, E.; Morelli, A. C.; Merisio, G.; Franzese, V.; Giordano, C.; Panicucci, P.; Ferrari, F.; Topputo, F.
Publié dans: 2022
Éditeur: European Space Agency

Toward Verification and Validation of the Milani Image Processing Pipeline in the Hardware-In-the-loop Testbench Tinyv3rse

Auteurs: Piccolo, F.; Pugliatti, M.; Panicucci, P.; Topputo, F.
Publié dans: 2022
Éditeur: American Astronautical Society

An Overview of Autonomous Optical Navigation for Deep-Space CubeSats

Auteurs: Andreis, E.; Franzese, V.; Topputo, F.
Publié dans: 2021
Éditeur: International Astronautical Federation

Line-Of-Sight Extraction Algorithm for Deep-Space Autonomous Navigation

Auteurs: Bella, S.; Andreis, E.; Franzese, V.; Panicucci, P.; Topputo, F.
Publié dans: 2022
Éditeur: American Astronautical Society

An Algorithm to Engineer Autonomous Ballistic Capture at Mars

Auteurs: Merisio, G.; Topputo, F.
Publié dans: 2022
Éditeur: International Astronautical Federation

Combined Convex and Direct Shooting Optimization for Low-Thrust Trajectory Generation with Analytical Thrust Profile

Auteurs: Morelli, A. C.; Morselli, A.; Giordano, C.; Topputo, F.
Publié dans: 2023
Éditeur: American Astronautical Society

Disturbances Quantification for Air-Bearing Spacecraft Attitude Simulation Platforms

Auteurs: Gianfranco Di Domenico, Francesco Topputo
Publié dans: AIAA SCITECH 2024 Forum, 2024
Éditeur: American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI: 10.2514/6.2024-0379

Integration of Onboard Autonomous Guidance and Navigation Algorithms for Interplanetary Cruise

Auteurs: Eleonora Andreis; Andrea Carlo Morelli; Paolo Panicucci; Alessandro Morselli; Francesco Topputo
Publié dans: 2023
Éditeur: European Space Agency
DOI: 10.5281/zenodo.8013754

Impact of Different Coordinate Sets on the Performance of Convex Low-Thrust Trajectory Optimization

Auteurs: Hofmann, C.; Morelli, A. C.; Topputo, F.
Publié dans: 2023
Éditeur: American Astronautical Society

TINYV3RSE: The DART Vision-Based Navigation Test-bench

Auteurs: Pugliatti, Mattia; Franzese, Vittorio; Panicucci, Paolo; Topputo, Francesco
Publié dans: 2022
Éditeur: American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI: 10.2514/6.2022-1193

A Homotopic Approach for Robust Low-Thrust Trajectory Design Through Convex Optimization

Auteurs: Andrea Carlo Morelli; Hofmann, C.; Topputo, F.
Publié dans: 2021
Éditeur: International Astronautical Federation

SPESI: a Real-Time Space Environment Simulator for the EXTREMA Project

Auteurs: Giordano, C.; Topputo, F.
Publié dans: 2023
Éditeur: American Astronautical Society

Non-peer reviewed articles (1)

The EXTREMA Thruster-In-The-Loop Experiment: a facility for hands-on testing of spacecraft guidance algorithms

Auteurs: Alessandro Morselli, Francesco Topputo
Publié dans: IFAC-PapersOnLine, Numéro 58, 2024, Page(s) 1-5, ISSN 2405-8963
Éditeur: Elsevier BV
DOI: 10.1016/j.ifacol.2024.08.452