2016年 第3卷 第4期
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2016, 3(4): 307-314.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.002
摘要:
我国的探月工程，在2020年前分“绕、落、回”三步实施。本文以我国探月工程各次任务为脉络，针对目前已经完成的“嫦娥1号”“嫦娥2号”“嫦娥3号”及“嫦娥5号”高速再入试验任务，简述了工程和科学目标，介绍了实施效果，总结了主要技术成就。在此基础上，展望了探月工程未来的发展趋势，给出了月球后续任务的总体思路和框架。
我国的探月工程，在2020年前分“绕、落、回”三步实施。本文以我国探月工程各次任务为脉络，针对目前已经完成的“嫦娥1号”“嫦娥2号”“嫦娥3号”及“嫦娥5号”高速再入试验任务，简述了工程和科学目标，介绍了实施效果，总结了主要技术成就。在此基础上，展望了探月工程未来的发展趋势，给出了月球后续任务的总体思路和框架。
2016, 3(4): 315-322.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.003
摘要:
我国运载火箭起步于20世纪60年代，经过半个世纪的发展，共经历了5个阶段，研制了4代17种运载火箭。具备发射低、中、高不同轨道，不同有效载荷的能力。本文对我国航天运输系统发展历程和成就进行了总结，并基于发展成果和未来发展需求，对航天运输系统未来发展规划进行了展望。
我国运载火箭起步于20世纪60年代，经过半个世纪的发展，共经历了5个阶段，研制了4代17种运载火箭。具备发射低、中、高不同轨道，不同有效载荷的能力。本文对我国航天运输系统发展历程和成就进行了总结，并基于发展成果和未来发展需求，对航天运输系统未来发展规划进行了展望。
2016, 3(4): 323-333.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.004
摘要:
全面而简要地回顾了国内外月球探测的发展历程，介绍了中国月球探测器的工程研制和飞行任务实施情况，总结了中国月球探测器取得的技术成就和科学成果，展望了中国月球探测器的未来发展。
全面而简要地回顾了国内外月球探测的发展历程，介绍了中国月球探测器的工程研制和飞行任务实施情况，总结了中国月球探测器取得的技术成就和科学成果，展望了中国月球探测器的未来发展。
2016, 3(4): 334-344.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.005
摘要:
将太阳帆航天器所涉及的关键技术划分为4个方面：总体设计、轨道和姿态动力学与控制、太阳帆材料及其性能、太阳帆折叠与展开。针对每项关键技术，基于对国外长期研究结果进行分析并阐述主要技术特征，梳理国内相关研究进展，包括笔者与合作者的研究成果，分析存在的主要问题。根据上述分析，指出我国发展太阳帆航天器应该重视的若干问题。
将太阳帆航天器所涉及的关键技术划分为4个方面：总体设计、轨道和姿态动力学与控制、太阳帆材料及其性能、太阳帆折叠与展开。针对每项关键技术，基于对国外长期研究结果进行分析并阐述主要技术特征，梳理国内相关研究进展，包括笔者与合作者的研究成果，分析存在的主要问题。根据上述分析，指出我国发展太阳帆航天器应该重视的若干问题。
2016, 3(4): 345-355.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.006
摘要:
行星着陆自主导航与制导控制技术是行星着陆过程的核心技术之一，关系到行星着陆任务的成败。本文基于未来火星和小天体着陆对自主导航与制导控制技术的发展需求，阐述了进一步开展自主导航与制导控制研究的必要性，围绕行星着陆过程环境特点，分析了自主导航与制导控制技术所遇到的挑战，随后概括了行星着陆自主导航与制导控制所涉及的关键技术，并综述了关键技术的研究现状。最后对我国未来行星着陆探测自主导航与制导控制技术的发展方向进行了展望。
行星着陆自主导航与制导控制技术是行星着陆过程的核心技术之一，关系到行星着陆任务的成败。本文基于未来火星和小天体着陆对自主导航与制导控制技术的发展需求，阐述了进一步开展自主导航与制导控制研究的必要性，围绕行星着陆过程环境特点，分析了自主导航与制导控制技术所遇到的挑战，随后概括了行星着陆自主导航与制导控制所涉及的关键技术，并综述了关键技术的研究现状。最后对我国未来行星着陆探测自主导航与制导控制技术的发展方向进行了展望。
2016, 3(4): 356-362.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.007
摘要:
小行星表面形貌测绘是深空小行星探测的首要任务。提出了一种适应探测器抵近观测的立体视觉在线测绘小行星形貌的方法，即先由立体相机获得所摄重叠区的三维地形，再用前后立体模型的连接点将各个独立模型连成一个完整地形信息，经整体最小二乘平差，确定小行星的形貌模型及特征；同时提出了一种基于等值线分析的撞击坑特征提取方法，即通过提取、分析地形等值线识别出地形中撞击坑特征。实验结果显示，本文所构建的原型系统能够快速重建出探测区域的三维地形，并识别出地形中撞击坑特征，证明了所提方法具有实用性。
小行星表面形貌测绘是深空小行星探测的首要任务。提出了一种适应探测器抵近观测的立体视觉在线测绘小行星形貌的方法，即先由立体相机获得所摄重叠区的三维地形，再用前后立体模型的连接点将各个独立模型连成一个完整地形信息，经整体最小二乘平差，确定小行星的形貌模型及特征；同时提出了一种基于等值线分析的撞击坑特征提取方法，即通过提取、分析地形等值线识别出地形中撞击坑特征。实验结果显示，本文所构建的原型系统能够快速重建出探测区域的三维地形，并识别出地形中撞击坑特征，证明了所提方法具有实用性。
2016, 3(4): 363-369.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.008
摘要:
随着精确着陆技术的发展，探测器在行星表面可到达的地区形貌状况越来越复杂。为了保障着陆的安全性，在下降过程中探测器需要结合敏感器信息对视野范围内的着陆区形貌进行评估分析，从而选取出最适宜着陆的地区。针对这一问题，本文提出一种行星安全着陆点选取思路，并设计出着陆点选取的参考指标，通过对形貌以及燃耗的评估，实时选取安全着陆点。MATLAB仿真结果表明，针对快速选取过程和遍历选取过程，该方法均能够在两种过程中有效选取出满足要求的着陆点，从而提高了任务的成功率与安全性。
随着精确着陆技术的发展，探测器在行星表面可到达的地区形貌状况越来越复杂。为了保障着陆的安全性，在下降过程中探测器需要结合敏感器信息对视野范围内的着陆区形貌进行评估分析，从而选取出最适宜着陆的地区。针对这一问题，本文提出一种行星安全着陆点选取思路，并设计出着陆点选取的参考指标，通过对形貌以及燃耗的评估，实时选取安全着陆点。MATLAB仿真结果表明，针对快速选取过程和遍历选取过程，该方法均能够在两种过程中有效选取出满足要求的着陆点，从而提高了任务的成功率与安全性。
2016, 3(4): 370-376.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.009
摘要:
针对探测器在小天体表面的弹跳式运动特点，提出一种表面运动控制方法。首先基于简化的运动模型，计算出探测器进行弹跳式转移所需的初始速度；然后通过对轨道方程的线性化，基于线性时变系统的求解方程，采用脉冲控制对每次弹跳的运动轨迹进行修正，增加控制精度；并分析转移距离与弹跳次数的关系；最后，以小行星1620 Geographos作为目标小天体进行仿真分析，验证了控制算法的有效性。结果表明，该控制方法可以应用于探测器在附着到小天体表面后的弹跳转移，也适用于弱引力环境下探测器的弹跳式探测。
针对探测器在小天体表面的弹跳式运动特点，提出一种表面运动控制方法。首先基于简化的运动模型，计算出探测器进行弹跳式转移所需的初始速度；然后通过对轨道方程的线性化，基于线性时变系统的求解方程，采用脉冲控制对每次弹跳的运动轨迹进行修正，增加控制精度；并分析转移距离与弹跳次数的关系；最后，以小行星1620 Geographos作为目标小天体进行仿真分析，验证了控制算法的有效性。结果表明，该控制方法可以应用于探测器在附着到小天体表面后的弹跳转移，也适用于弱引力环境下探测器的弹跳式探测。
2016, 3(4): 377-383.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.010
摘要:
主要研究了火星着陆动力下降段考虑燃料消耗和实际任务约束条件的制导律设计问题。选取可变推力发动机作为执行机构，首先建立了着陆器在动力下降段的运动方程及质量变化方程；其次对实际任务中需要考虑的斜坡、推力幅值和方向等约束条件建立了约束模型；接下来通过构造由控制量和状态量构成的性能指标，提出一种基于模型预测控制的多约束火星精确着陆制导算法。可实现多种约束条件下的指标最优精确着陆任务。最后，通过数值仿真对比了本文与已有典型着陆策略，验证了所提算法可以在满足约束条件的前提下有效地完成既定火星精确着陆任务。
主要研究了火星着陆动力下降段考虑燃料消耗和实际任务约束条件的制导律设计问题。选取可变推力发动机作为执行机构，首先建立了着陆器在动力下降段的运动方程及质量变化方程；其次对实际任务中需要考虑的斜坡、推力幅值和方向等约束条件建立了约束模型；接下来通过构造由控制量和状态量构成的性能指标，提出一种基于模型预测控制的多约束火星精确着陆制导算法。可实现多种约束条件下的指标最优精确着陆任务。最后，通过数值仿真对比了本文与已有典型着陆策略，验证了所提算法可以在满足约束条件的前提下有效地完成既定火星精确着陆任务。
2016, 3(4): 384-388.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.011
摘要:
针对星体表面的陨石坑可用于探测器的自主导航、障碍识别等任务，提出一种基于多尺度边缘提取的陨石坑检测算法。该算法首先利用高斯金字塔得到不同尺度的陨石坑图像；其次，针对不同尺度的陨石坑图像，利用EDPF边缘提取算法对陨石坑进行边缘提取，并连接关键边缘像素点为直线段来近似表示图像边缘；然后将具有相同偏转方向的边缘直线段连接成圆弧，并将有相似半径和中心的圆弧拟合成候选圆和椭圆；最后对候选圆、椭圆进行验证。该算法的优点在于，能够准确地检测出陨石坑，有较高的检测率，且对存在较多陨石坑的图像有较好的检测结果。
针对星体表面的陨石坑可用于探测器的自主导航、障碍识别等任务，提出一种基于多尺度边缘提取的陨石坑检测算法。该算法首先利用高斯金字塔得到不同尺度的陨石坑图像；其次，针对不同尺度的陨石坑图像，利用EDPF边缘提取算法对陨石坑进行边缘提取，并连接关键边缘像素点为直线段来近似表示图像边缘；然后将具有相同偏转方向的边缘直线段连接成圆弧，并将有相似半径和中心的圆弧拟合成候选圆和椭圆；最后对候选圆、椭圆进行验证。该算法的优点在于，能够准确地检测出陨石坑，有较高的检测率，且对存在较多陨石坑的图像有较好的检测结果。
