他们帮找了个平坦的地方!青岛科技大学团队为“天问一号”着陆火星导航

2021-05-15 12:45 大众报业·半岛网阅读 (74191) 扫描到手机

半岛全媒体记者 王丽平

“我一直关注着‘天问一号’, 因为这个任务确实非常不容易,难度系数非常高,对我国航天事业来说具有里程碑式的意义。”5月15日上午,青岛科技大学自动化与电子工程学院教授邵巍告诉记者,能为祖国的航天事业贡献出自己的一点力量,他感到非常自豪。

邵巍是青岛科技大学自主导航与智能控制研究所副所长,也是火星探测器精准着陆自主导航技术研究基础的主体项目负责人,该研究所主要做探测器自主导航方面工作。

攻坚探测器自主导航

邵巍介绍,青岛科技大学是山东省唯一一所参与火星探测任务的单位,他们承担了该项目的子课题——“行星表面特征提取跟踪与快速运动估计方法”,主要针对火星着陆末端,利用地表图像进行特征提取跟踪并进行视觉自主导航而开展的一系列研究工作。

2012年,被称为“深空973”项目的“行星表面精确着陆导航与制导控制问题研究”项目开始执行,主要承担对未来我国火星探测计划的实施奠定技术理论基础,青岛科技大学成为10家参与项目的高校之一,邵巍就是青科大参与973项目的学术骨干之一。

“我们学校的自主导航与智能控制研究所2003年就已经成立,是国内较早研究自主导航的高校单位。”邵巍说此前的研究基础让他们有了足够的信心完成这次国家重大项目,而在这个领域已经研究10余年的邵巍对自己信心十足,“今天看到着陆的消息,非常激动,非常骄傲。”邵巍说。

为着陆器安自主导航

解决着陆任务关键技术

据了解,火星探测器着陆过程中,大气环境十分复杂,动力学环境也存在不确知等情况,进行实时高精度导航极为困难。火星与地球距离遥远,探测器与地球之间的通信存在至少10分钟的时间差。这意味着,探测器着陆时可能与地球“失联”,一旦失去控制就将撞毁在火星表面。这就要求探测器在着陆阶段必须具有自主导航、控制和障碍规避的能力。这是整个火星探测任务最为关键的阶段之一,直接决定了探测任务的成功与否。

“利用地表图像进行特征提取跟踪,并进行自主导航是完成火星自主、精确、安全着陆任务要解决的关键技术问题。”邵巍告诉记者。

邵巍介绍,他们研究的是探测器的着陆段自主导航算法,探测器上面有处理器,里面运行着多种程序。当着陆器的防热罩抛掉后,光学相机开始工作,在下降着陆段探测器利用光学相机对火星表面进行拍照以获取火星表面的瞬时图像,并对火星表面的特征点、陨石坑、山脊、沟壑等特征进行提取与跟踪。

探测器根据这些特征作为导航陆标,对自己的位置、速度、姿态进行估计,从而避开大的石头、陨石坑,选择平坦的地面降落。随着探测器高度下降,光学相机拍到的影像清晰度增加,探测器进而能够识别更小的石块,从而进行标记和规避,最终寻找到最完美的降落地。

邵巍介绍,青科大的技术实现了让探测器利用地表图像进行特征提取、跟踪,并据此完成着陆段自主视觉导航。这不仅是完成着陆器自主导航的重要手段,也将在很大程度上解决我国行星探测自主、安全、精确着陆任务的关键技术问题。

“目前团队还承担着国家重点研发计划项目的子课题,开展小行星探测的前期研究工作。”邵巍说,目前他们正参与小天体探测任务前期研究工作,继续为国家的航天事业作出自己的贡献。

返回半岛网首页>>