2014年 第1卷 第1期
2014, 1(1): 5-17.
摘要:
深空探测指人类对月球及以远的天体或空间环境开展的探测活动，作为人类航天活动的重要方向和空间；科学与技术创新的重要途径，是当前和未来航天领域的发展重点之一。在简要总结深空探测50多年的发展历程与未来；发展趋势的基础上，重点分析了深空探测发展的5个特点，提出了未来深空探测应重点研究和突破的6类关键技术。
深空探测指人类对月球及以远的天体或空间环境开展的探测活动，作为人类航天活动的重要方向和空间；科学与技术创新的重要途径，是当前和未来航天领域的发展重点之一。在简要总结深空探测50多年的发展历程与未来；发展趋势的基础上，重点分析了深空探测发展的5个特点，提出了未来深空探测应重点研究和突破的6类关键技术。
2014, 1(1): 18-27.
摘要:
火星着陆导航技术是火星着陆过程的核心技术之一。围绕火星着陆环境特点与导航技术遇到的挑战，分析了目前火星着陆过程的导航能力和自主导航的发展趋势，并针对火星着陆过程的特殊性和导航需求，概述了火星着陆过程各阶段自主导航方案的研究现状与进展。进而从导航方案设计与配置、导航模型建立与仿真、导航方案性能分析等方面，对自主导航方案的最新研究进展进行了分析，并在火星着陆全过程自主导航方案综合仿真的基础上，获得了满足火星定点着陆要求的各阶段交接点应满足的导航精度。最后，基于目前技术现状和发展趋势，提出了构建“递进式三阶段”火星着陆自主导航方案的设想，可为未来火星着陆自主导航方案的设计与论证提供参考。
火星着陆导航技术是火星着陆过程的核心技术之一。围绕火星着陆环境特点与导航技术遇到的挑战，分析了目前火星着陆过程的导航能力和自主导航的发展趋势，并针对火星着陆过程的特殊性和导航需求，概述了火星着陆过程各阶段自主导航方案的研究现状与进展。进而从导航方案设计与配置、导航模型建立与仿真、导航方案性能分析等方面，对自主导航方案的最新研究进展进行了分析，并在火星着陆全过程自主导航方案综合仿真的基础上，获得了满足火星定点着陆要求的各阶段交接点应满足的导航精度。最后，基于目前技术现状和发展趋势，提出了构建“递进式三阶段”火星着陆自主导航方案的设想，可为未来火星着陆自主导航方案的设计与论证提供参考。
2014, 1(1): 28-35.
摘要:
火星地形测绘是开展火星科学研究的基础。介绍了与地形测绘相关的火星探测任务，并对地形测绘传感器进行了分析。阐述了火星地形测绘摄影测量数据处理的基本原理，研究了基于SPICE库建立火星表面线阵影像严密几何模型的方法。讨论了火星地形测绘摄影测量数据处理中的光束法平差、密集匹配以及多线阵拼接等关键技术。在总结现有火星地形测绘任务特点的基础上，针对我国开展火星地形测绘研究提出了建议。
火星地形测绘是开展火星科学研究的基础。介绍了与地形测绘相关的火星探测任务，并对地形测绘传感器进行了分析。阐述了火星地形测绘摄影测量数据处理的基本原理，研究了基于SPICE库建立火星表面线阵影像严密几何模型的方法。讨论了火星地形测绘摄影测量数据处理中的光束法平差、密集匹配以及多线阵拼接等关键技术。在总结现有火星地形测绘任务特点的基础上，针对我国开展火星地形测绘研究提出了建议。
2014, 1(1): 36-43.
摘要:
针对2020 - 2040年载人小行星探测任务，研究了探测目标选择与轨道优化设计问题。首先，针对已编目的近地小行星，综合考虑绝对星等、燃料消耗等多方面因素与约束，给出了适合载人探测任务的候选小行星序列;然后，构建了载人小行星探测任务轨道的设计模型，采用参数优化算法对探测轨道进行了设计;进一步，为了获得最优探测轨道，利用主矢量原理对探测轨道进行了优化。该研究可为载人小行星探测任务设计提供有价值的参考。
针对2020 - 2040年载人小行星探测任务，研究了探测目标选择与轨道优化设计问题。首先，针对已编目的近地小行星，综合考虑绝对星等、燃料消耗等多方面因素与约束，给出了适合载人探测任务的候选小行星序列;然后，构建了载人小行星探测任务轨道的设计模型，采用参数优化算法对探测轨道进行了设计;进一步，为了获得最优探测轨道，利用主矢量原理对探测轨道进行了优化。该研究可为载人小行星探测任务设计提供有价值的参考。
2014, 1(1): 44-51.
摘要:
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。
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。
2014, 1(1): 52-59.
摘要:
“嫦娥三号”探测器首次实现了我国航天器在地外天体软着陆，制导导航与控制技术是软着陆任务成功的关键。针对高安全和高可靠软着陆任务的要求，设计了包含接力避障的软着陆飞行程序，提出了单波束分时修正与多波束融合修正的自主导航方法和自适应动力显式制导、无迭代多项式粗避障制导以及内外环结合的精避障制导等方法。实际在轨飞行结果表明，导航算法提供了高精度的状态估计，制导算法实现了高精度状态控制和有效避障机动，确保了软着陆落月的安全性和可靠性。
“嫦娥三号”探测器首次实现了我国航天器在地外天体软着陆，制导导航与控制技术是软着陆任务成功的关键。针对高安全和高可靠软着陆任务的要求，设计了包含接力避障的软着陆飞行程序，提出了单波束分时修正与多波束融合修正的自主导航方法和自适应动力显式制导、无迭代多项式粗避障制导以及内外环结合的精避障制导等方法。实际在轨飞行结果表明，导航算法提供了高精度的状态估计，制导算法实现了高精度状态控制和有效避障机动，确保了软着陆落月的安全性和可靠性。
2014, 1(1): 60-66.
摘要:
讨论了运载火箭的逃逸能量产生的初始速度增量对太阳帆最短时间交会问题的影响，将逃逸能量的影响处理为端点时刻状态方程受不等式约束的最优控制问题，利用间接法得到了对应的两点边值问题的求解模型。结果表明，利用该模型可以计算逃逸能量最佳的利用量，而最优的转移轨迹并非总是对应于最大的逃逸能量，因此合理利用逃逸能量能够有效缩短飞行时间。相对于一般的不考虑逃逸能量的太阳帆轨迹优化模型，本文中提出的模型能够有效利用末级火箭的助推能力，同时有效缩短了太阳帆的任务飞行时间，对于工程应用具有更实际的参考价值。
讨论了运载火箭的逃逸能量产生的初始速度增量对太阳帆最短时间交会问题的影响，将逃逸能量的影响处理为端点时刻状态方程受不等式约束的最优控制问题，利用间接法得到了对应的两点边值问题的求解模型。结果表明，利用该模型可以计算逃逸能量最佳的利用量，而最优的转移轨迹并非总是对应于最大的逃逸能量，因此合理利用逃逸能量能够有效缩短飞行时间。相对于一般的不考虑逃逸能量的太阳帆轨迹优化模型，本文中提出的模型能够有效利用末级火箭的助推能力，同时有效缩短了太阳帆的任务飞行时间，对于工程应用具有更实际的参考价值。
2014, 1(1): 67-74.
摘要:
本文研究了艳后星(216 HIeopatra)和爱神星(433 Eros)附近的周期轨道，在考虑太阳引力摄动的情况下，发现了以往所遗漏的216 HIeopatra轨道族和环绕433 Eros的12族周期轨道，并且给出了它们的特性。研究结果表明，太阳引力对小行星平衡点位置的影响很小，但是对平衡点上航天器运动的影响较大。同族不稳定轨道中，大Jacobi常数轨道更容易在摄动后保持轨道原来特性，这很好地解释了小行星卫星在较远轨道上长期存在的可能性。
本文研究了艳后星(216 HIeopatra)和爱神星(433 Eros)附近的周期轨道，在考虑太阳引力摄动的情况下，发现了以往所遗漏的216 HIeopatra轨道族和环绕433 Eros的12族周期轨道，并且给出了它们的特性。研究结果表明，太阳引力对小行星平衡点位置的影响很小，但是对平衡点上航天器运动的影响较大。同族不稳定轨道中，大Jacobi常数轨道更容易在摄动后保持轨道原来特性，这很好地解释了小行星卫星在较远轨道上长期存在的可能性。
2014, 1(1): 75-80.
摘要:
针对星际着陆的特征跟踪及障碍识别过程，提出了一种基于尺度不变的曲线描述及匹配方法。该方法利用曲线邻域的梯度信息形成特征描述符，无需知道各点曲率或曲线之间的几何构型，且对旋转、缩放、视角变化及光照影响都具有较强的鲁棒性。仿真实验表明，该算法不仅能够对不同尺度的陨石坑、岩石边缘等障碍或自然陆标进行识别，而且能够实现边缘曲线特征的跟踪，误匹配率低。
针对星际着陆的特征跟踪及障碍识别过程，提出了一种基于尺度不变的曲线描述及匹配方法。该方法利用曲线邻域的梯度信息形成特征描述符，无需知道各点曲率或曲线之间的几何构型，且对旋转、缩放、视角变化及光照影响都具有较强的鲁棒性。仿真实验表明，该算法不仅能够对不同尺度的陨石坑、岩石边缘等障碍或自然陆标进行识别，而且能够实现边缘曲线特征的跟踪，误匹配率低。
