月球探测器鲁棒环形山检测及光学导航方法

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作者 吴鹏 穆荣军 +1 位作者 邓雁鹏 崔乃刚 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期238-246,共9页

针对月球探测器环形山检测方法受光照影响、鲁棒性差的问题,本文提出一种基于极大熵阈值三值化的鲁棒环形山检测算法。采用不同滤波核对图像进行去噪平滑,然后对处理后的图像进行极大熵阈值分割、将图像信息三值化,去除图像对光源的敏感... 针对月球探测器环形山检测方法受光照影响、鲁棒性差的问题,本文提出一种基于极大熵阈值三值化的鲁棒环形山检测算法。采用不同滤波核对图像进行去噪平滑,然后对处理后的图像进行极大熵阈值分割、将图像信息三值化,去除图像对光源的敏感性,同时最大程度保留图像信息;提出一种归一化多指标约束环形山匹配和拟合方法完成环形山提取,将环形山提取算法应用于光学导航中进行打靶实验验证算法实时性表现。仿真结果表明:与传统基于形态学或自适应边缘检测的方法相比,本文方法在较大尺度条件下提取出连续、光滑的环形山边缘,有效环形山数量提升35%以上,同时实时性更好、计算消耗降低40%;基于鲁棒环形山提取的光学导航算法实时性更好。 展开更多

关键词 环形山检测 极大熵阈值 月球探测 光学导航 障碍感知与规避 图像分割 月球探测器 信息熵

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基于人工势场法的月球表层采样装置避障规划 被引量：7

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作者 郑燕红 邓湘金 +2 位作者 彭兢 姚猛 赵志晖 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期66-74,共9页

表层采样技术是获取地外天体土壤样品的重要手段,为在月表复杂地形、不确定着陆姿态、不规则器表包络约束下,快速获取安全的表层采样动态轨迹,文章根据四自由度表层采样装置设计,分析了工作过程中的正逆运动学关系;根据表层采样装置动... 表层采样技术是获取地外天体土壤样品的重要手段,为在月表复杂地形、不确定着陆姿态、不规则器表包络约束下,快速获取安全的表层采样动态轨迹,文章根据四自由度表层采样装置设计,分析了工作过程中的正逆运动学关系;根据表层采样装置动、静态目标点运动要求,将约束空间分解为有效障碍检测区与不可达集,进行表层采样避障规划;为加快规划速度,针对表层采样装置瞬态构型构建了动态障碍检测区、动态不可达集;结合人工势场法提出了避障规划算法。对典型姿态下表层采样过程的避障规划仿真表明,该算法可实现约束条件下的表层采样轨迹规划,并对表层采样装置适应性设计提供支持。 展开更多

关键词 表层采样 机械臂 四自由度 避障规划 人工势场法 月球探测

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载人月面着陆地形障碍探测与规避方案研究 被引量：5

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作者 田林 戚发轫 +2 位作者 果琳丽 王平 张有山 《航天返回与遥感》 2014年第6期11-19,共9页

月面地形障碍是影响载人着陆安全的关键因素之一,可能引起着陆器倾斜、结构损坏甚至倾覆。载人月面着陆除在总体任务规划时要选取平坦安全的着陆区外,还要进行实时在线的地形探测和障碍规避。文章对"阿波罗"计划和"星座&... 月面地形障碍是影响载人着陆安全的关键因素之一,可能引起着陆器倾斜、结构损坏甚至倾覆。载人月面着陆除在总体任务规划时要选取平坦安全的着陆区外,还要进行实时在线的地形探测和障碍规避。文章对"阿波罗"计划和"星座"计划中的月面着陆飞行方案和飞行器进行调研,分析了载人月面着陆避障的任务要求和技术特点;结合着陆飞行任务,提出考虑避障的飞行方案,分为高速运动中的粗避障和接近悬停后的精避障两个阶段;考虑月面着陆飞行状态以及光照、月尘等外部环境,设计载人月面着陆时由激光高度计、多普勒激光雷达以及闪光激光雷达组成避障敏感器系统;提出载人避障机动方案,采用接近段中制导目标调整、机动段六自由度控制以及缓速下降段滚动姿态机动等方法,并引入了航天员目测以检查月面地形障碍、选择月面着陆点以及手控进行终端避障机动控制。 展开更多

关键词 载人月面着陆 地形障碍探测 避障机动控制 人控避障 月球探测

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地月系L2平动点卫星月掩规避问题分析 被引量：5

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作者 梁伟光 周文艳 周建亮 《航天器工程》 北大核心 2015年第1期44-49,共6页

针对地月系L2平动点附近的月掩现象,研究了地月系L2点绕飞卫星规避月掩的问题。依据采用设计李萨茹(Lissajous)轨道规避月掩的策略,首先研究了Lissajous轨道初始位置方向和轨道振幅对规避月掩持续时间的影响,进而对月掩规避轨道进行了... 针对地月系L2平动点附近的月掩现象,研究了地月系L2点绕飞卫星规避月掩的问题。依据采用设计李萨茹(Lissajous)轨道规避月掩的策略,首先研究了Lissajous轨道初始位置方向和轨道振幅对规避月掩持续时间的影响,进而对月掩规避轨道进行了设计与验证,最后定量分析了长时间规避月掩进行星地持续通信的效果。所设计的L2点绕飞轨道满足规避月掩的基本需求,研究结果对月掩规避轨道的工程设计和与"三体问题"相关的掩星研究具有参考意义。 展开更多

关键词 地月系L2平动点 星地通信 月掩规避 Lissajous轨道

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欧洲航天局月球着陆器概述及启示 被引量：7

5

作者 朱汪 《航天器工程》 北大核心 2016年第1期124-130,共7页

月球南极位于太阳系中已知的最大撞击坑——爱特肯盆地的边缘,具有独特的科学探测价值,但鉴于多种原因至今尚无着陆器涉足。针对欧洲航天局月球南极着陆的长期论证结果,选取了最新的月球着陆器设计方案,介绍了整器构型和任务飞行过程,... 月球南极位于太阳系中已知的最大撞击坑——爱特肯盆地的边缘,具有独特的科学探测价值,但鉴于多种原因至今尚无着陆器涉足。针对欧洲航天局月球南极着陆的长期论证结果,选取了最新的月球着陆器设计方案,介绍了整器构型和任务飞行过程,总结了光照与通信分析方法、障碍识别与规避和推进系统的实现方式;分析了月尘环境及等离子探测仪、月尘分析仪、月壤挥发物分析仪和可移动载荷等4种有效载荷的功能组成。最后提出了对我国月球探测的建议。 展开更多

关键词 月球探测 月球南极 月球着陆器 欧洲航天局 障碍识别与规避

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行为控制月球车的虚拟主体避障技术 被引量：1

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作者 居鹤华 崔平远 +1 位作者 崔祜涛 栾恩杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期515-517,共3页

论述了基于行为代理体的月球车避障技术。由月球地形高程图得到当地水平面下二色障碍图及着色障碍图,利用月球车代理体在障碍图及着色障碍图中进行避障学习与控制,将获得的控制量投影到月球车体坐标系下得到真实地形上的控制量,达到避... 论述了基于行为代理体的月球车避障技术。由月球地形高程图得到当地水平面下二色障碍图及着色障碍图,利用月球车代理体在障碍图及着色障碍图中进行避障学习与控制,将获得的控制量投影到月球车体坐标系下得到真实地形上的控制量,达到避障控制与运动规划的目的。利用障碍入侵月球车安全线的径向距离作为避障控制器输入,并由月球车目标趋向行为及避障行为输出融合突现出趋向目标的避障行为。仿真结果表明基于代理体的避障控制器设计方法使运行于真实环境下月球车的避障具有很高的可靠性。 展开更多

关键词 代理体 基于行为的控制 避障控制 模糊控制 月球车

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月球软着陆过程高精度自主导航避障方法 被引量：19

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作者 王大轶 李骥 +1 位作者 黄翔宇 张洪华 《深空探测学报》 2014年第1期44-51,共8页

针对未知地形和障碍会危及着陆安全的问题,给出了一种月球软着陆过程高精度自主导航避障方法,主要包括基于IMU配以测距测速修正的自主绝对导航、障碍识别与目标着陆点选取、针对目标着陆点的相对导航与相对避障控制等算法。该方法在保... 针对未知地形和障碍会危及着陆安全的问题,给出了一种月球软着陆过程高精度自主导航避障方法,主要包括基于IMU配以测距测速修正的自主绝对导航、障碍识别与目标着陆点选取、针对目标着陆点的相对导航与相对避障控制等算法。该方法在保证着陆精度的同时也大大降低了着陆过程遇到障碍的风险,提高了系统的安全性,已成功应用于实际工程任务。 展开更多

关键词 自主导航 自主避障 月球软着陆

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月球车双目视觉避障像机标定 被引量：1

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作者 张丽华 李春艳 +2 位作者 曹冬雨 范生宏 范钦红 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期72-77,共6页

针对等距投影鱼眼成像模型,本文提出通过标定场方法对月球车避障像机进行自标定光束法平差,对月球车双目视觉避障像机的内参数、相对外参数进行标定。采用标定得到的参数,对摄影测量标志进行三维坐标恢复,得到标志在避障像机坐标系下的... 针对等距投影鱼眼成像模型,本文提出通过标定场方法对月球车避障像机进行自标定光束法平差,对月球车双目视觉避障像机的内参数、相对外参数进行标定。采用标定得到的参数,对摄影测量标志进行三维坐标恢复,得到标志在避障像机坐标系下的三维坐标。将该三维坐标与已知的三维坐标进行比较,利用比较的偏差结果评定避障像机的标定精度。实验结果表明,该方法完全满足避障像机标定精度要求。 展开更多

关键词 月球车 避障像机 鱼眼镜头 等距投影 内参数

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基于自适应的月球着陆器悬停避障方法 被引量：1

9

作者 胡锦昌 张洪华 李毛毛 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2017年第6期25-31,共7页

考虑质量和推力不确定性,月球着陆器在悬停避障时将难以快速稳定到设计高度.为解决此问题,提出一种基于自适应的高精度悬停避障方法,其核心是利用位置测量作为观测器的输入,对质量和推力不确定性进行快速估计和补偿.与基于PID的方案相比... 考虑质量和推力不确定性,月球着陆器在悬停避障时将难以快速稳定到设计高度.为解决此问题,提出一种基于自适应的高精度悬停避障方法,其核心是利用位置测量作为观测器的输入,对质量和推力不确定性进行快速估计和补偿.与基于PID的方案相比,该方案具有估计速度更快的优点,能够快速实现高精度的悬停避障控制.最后对所提方法给出仿真验证. 展开更多

关键词 月球着陆 悬停避障 质量和推力不确定性 浸入与不变流形

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月球软着陆自主避障技术研究

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作者 高峰 陈少松 牛津桥 《载人航天》 CSCD 北大核心 2021年第4期403-411,共9页

针对传统给定轨道和优化实现的软着陆制导方法对先验知识存在依赖,容易受建模偏差、不确定扰动等因素影响,且现有的障碍模型不具备较好的泛化能力等问题,提出了一种考虑多障碍约束下的燃料最优制导方法,并在凸锥模型的基础上提出了一种... 针对传统给定轨道和优化实现的软着陆制导方法对先验知识存在依赖,容易受建模偏差、不确定扰动等因素影响,且现有的障碍模型不具备较好的泛化能力等问题,提出了一种考虑多障碍约束下的燃料最优制导方法,并在凸锥模型的基础上提出了一种半球模型和通用凸包模型的建模方法。通过连续线性化实现了对非凸模型的凸化转化,将包含障碍约束的最优控制问题转化为等价的二阶锥优化问题。在障碍物分别为凸锥、半球和凸包的多障碍环境下对凸优化算法进行了验证。结果表明:本算法在3种障碍模型下均取得了较好的避障效果,其中凸包模型能够更准确地对障碍物进行近似。 展开更多

关键词 月球软着陆 自主避障 轨迹优化 凸优化

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基于激光测距的月球探测重载六足机器人自主避障控制 被引量：15

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作者 刘宇飞 丁亮 +4 位作者 高海波 刘振 胡艳明 何玉庆 邓宗全 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1381-1390,共10页

月面未知环境下具有高承载力的六足移动机器人是月球探测中不可或缺的装备。六足机器人虽然可以借助足地接触信息和姿态信息在不平坦路面行走,在遇到较小障碍物时可以做出适当的反射动作,但当遇到无法逾越的障碍物时,基于视觉信息实现... 月面未知环境下具有高承载力的六足移动机器人是月球探测中不可或缺的装备。六足机器人虽然可以借助足地接触信息和姿态信息在不平坦路面行走,在遇到较小障碍物时可以做出适当的反射动作,但当遇到无法逾越的障碍物时,基于视觉信息实现腿式机器人避障运动是非常重要的。针对电驱动六边形对称分布的六足机器人,基于激光测距仪的信息实现了模拟月壤地面的地形建模,提出基于虚拟机体模型的自主避障策略,获得最优可行方向和运动最短距离,规划了实时避障的机体和足端运动轨迹。实验结果表明,六足机器人可以实时、准确地跟踪避障策略得到实时偏航角度,实现了机器人在未知环境下的自主避障运动,为月球探测重载足式机器人研究奠定了基础。 展开更多

关键词 六足机器人 月球探测 地形建模 避障

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月基装备自主路径规划研究与展望 被引量：3

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作者 王中旭 鲁亚楠 +2 位作者 周燕 文世峰 周诚 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2023年第6期11-24,共14页

考虑到月面极端环境的复杂性和探月高昂的成本,使用高自动化的月基装备来担任月面探测、物资运输、基地建设等任务是最佳选择。月基装备的自主移动依赖路径规划,因此,基于月面极端环境和复杂地形对月基装备自主移动造成的影响,针对月基... 考虑到月面极端环境的复杂性和探月高昂的成本,使用高自动化的月基装备来担任月面探测、物资运输、基地建设等任务是最佳选择。月基装备的自主移动依赖路径规划,因此,基于月面极端环境和复杂地形对月基装备自主移动造成的影响,针对月基装备的自主路径规划问题,阐述了4类全局路径规划的常用算法,即启发式算法、基于采样的算法、基于图搜索的算法和人工智能算法,以及两种主要的局部路径规划方法,即基于视觉的路径规划方法和基于激光雷达的路径规划方法。归纳总结了国内外现有月基装备自主路径规划方法的优缺点与应用场景,展望了月基装备自主路径规划的发展趋势,为未来月基装备自主移动系统的设计和应用提供参考和借鉴。 展开更多

关键词 月基装备 自主移动 路径规划算法 月面地形 避障算法

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月球探测器VTVL避障轨迹快速凸优化 被引量：2

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作者 王俊 赵党军 孔春阳 《航天控制》 CSCD 北大核心 2020年第5期10-16,共7页

针对月球探测器在有月面地形障碍时的垂直起飞-垂直降落(Vertical Takc-off Vertical Landing,VTVL)飞行轨迹优化问题,基于凸优化方法提出一种避障轨迹优化算法。首先考虑没有地形障碍约束时的VTVL轨迹优化问题,利用无损凸化技术将其转... 针对月球探测器在有月面地形障碍时的垂直起飞-垂直降落(Vertical Takc-off Vertical Landing,VTVL)飞行轨迹优化问题,基于凸优化方法提出一种避障轨迹优化算法。首先考虑没有地形障碍约束时的VTVL轨迹优化问题,利用无损凸化技术将其转化为凸优化问题,快速求解获得初始轨迹,在此基础上,利用凸的椭球面将地形障碍转化为避障约束,并基于初始轨迹对该约束进行线性化处理,形成序列凸优化问题进行求解。数值计算结果表明,本文所提方法能快速高效求解具有地形障碍约束的VTVL避障轨迹优化问题。 展开更多

关键词 凸优化 避障 月球探测器 快速轨迹优化

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