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月球探测再入返回试验后续飞行方案研究

宇航学报 2015年第1期36卷 9-17页

作者：刘磊唐歌实胡松杰陈略刘勇谢剑锋周建亮航天飞行动力学技术重点实验室北京100094 北京航天飞行控制中心北京100094

对于中国月球探测再入返回飞行试验的剩余推进剂,研究并设计了后续飞行方案。首先,基于月球探测再入返回飞行试验任务结束后的轨道和卫星状况,分析了可行的探测目标,确定了以日地月空间和相应平动点作为探测目标的后续飞行方案。其次,... 详细信息

对于中国月球探测再入返回飞行试验的剩余推进剂,研究并设计了后续飞行方案。首先,基于月球探测再入返回飞行试验任务结束后的轨道和卫星状况,分析了可行的探测目标,确定了以日地月空间和相应平动点作为探测目标的后续飞行方案。其次,针对后续飞行方案中的轨道设计与控制需求,研究了平动点轨道直接转移入轨方法和不同系统的平动点轨道转移方法。相对于目前常见的基于不变流形的平动点转移轨道设计方法,文章方法无需进行大量的流形计算,因而计算步骤简单,计算量大大降低,尤其便于实际飞行任务应用。最后,设计了后续飞行方案的飞行轨道和相应的控制方案,同时分析了控制操作的地面测控条件。研究结果表明,基于月球探测再入返回飞行试验任务的剩余推进剂,完全可以在日地月空间开展多项具有创新性和重要应用价值的飞行试验验证,为我国后续"夸父"和月球探测等深空探测任务积累宝贵的测控技术和经验,同时为后续深空探测的"多目标多任务"设计思路提供有益借鉴。

关键词：再入返回试验月球探测飞行方案轨道设计平动点

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月球探测进展与国际月球科研站

科学通报 2020年第24期65卷 2577-2586页

作者：裴照宇刘继忠王倩康焱邹永廖张熇张玉花贺怀宇王琼杨瑞洪王伟马继楠中国国家航天局探月与航天工程中心北京100190 中国科学院国家空间科学中心北京100190 北京空间飞行器总体设计部北京100094 上海航天技术研究院上海201108 中国科学院地质与地球物理所北京100029

月球作为地球唯一的天然卫星,因其独一无二的位置资源、极具特点的环境资源、丰富的物质资源,是人类进行空间探测和开发利用太空的首选目标.地月系是太阳系探测的试验场,月球是迈向更远深空的中转站.月球科学研究对推动空间科学发展具... 详细信息

月球作为地球唯一的天然卫星,因其独一无二的位置资源、极具特点的环境资源、丰富的物质资源,是人类进行空间探测和开发利用太空的首选目标.地月系是太阳系探测的试验场,月球是迈向更远深空的中转站.月球科学研究对推动空间科学发展具有重要作用.月球资源开发利用对人类的可持续发展具有重要意义.近年来,我国月球探测取得了举世瞩目的成就,在完成"绕落回"三步走后,必将以更好地服务于月球科学探测和资源开发利用为目标,增进人类科学认知,拓展人类生存空间,服务人类社会可持续发展.本文梳理和评述了国内外月球探测发展现状与发展趋势,归纳了未来月球探测所涉及的主要任务、前沿科学问题和关键技术,提出我国月球探测发展建议.月球探测是建设航天强国的重要标志,当前我国正从航天大国迈向航天强国,在月球探测方面应该有大国思维,保持战略定力,继续发挥优势,牵头组织国际月球科研站大科学工程.

关键词：月球探测月球资源利用国际合作国际月球科研站月球基地

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月球探测器鲁棒环形山检测及光学导航方法

哈尔滨工程大学学报 2024年第2期45卷 238-246页

作者：吴鹏穆荣军邓雁鹏崔乃刚哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学智能科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学三亚南海创新发展基地海南三亚572000

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... 详细信息

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。

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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月球探测器飞越多小天体的拓展任务设计

国防科技大学学报 2023年第3期45卷 39-44页

作者：刘磊陈明张尧北京航天飞行控制中心航天飞行动力学技术重点实验室北京100094

为充分利用月球探测任务完成后的探测器,提出控制其从环绕月球或地球的轨道出发开展多个小天体飞越探测拓展任务。结合月球探测任务完成后的探测器飞行状态,重点分析了逃逸月球或地球的能量需求,以及小天体飞越探测的其他必要条件,如小... 详细信息

为充分利用月球探测任务完成后的探测器,提出控制其从环绕月球或地球的轨道出发开展多个小天体飞越探测拓展任务。结合月球探测任务完成后的探测器飞行状态,重点分析了逃逸月球或地球的能量需求,以及小天体飞越探测的其他必要条件,如小天体亮度、星载设备能力约束等。研究了小天体目标确定和转移轨道设计方法,针对小天体目标众多引起的搜索空间和计算量大、多目标序列优化复杂等问题,设计了小天体目标多层择优搜索算法。以嫦娥五号为例,搜索得到了多个可行的小天体飞越探测方案,结果表明在给定约束下可以交会最多5个小天体,包括尺寸较大的小行星12923。研究结论可直接用于嫦娥五号拓展任务,并为后续月球和小天体探测任务提供有益参考和借鉴。

关键词：月球探测小天体飞越任务嫦娥五号拓展任务

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月球探测器天文导航的遗传粒子滤波方法

北京航空航天大学学报 2006年第11期32卷 1273-1276页

作者：房建成宁晓琳北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083

天文导航系统是典型的非线性和噪声非高斯分布的系统.针对传统的扩展卡尔曼滤波不适于非线性和噪声非高斯分布的系统,和一般粒子滤波存在的粒子退化和采样枯竭问题,提出了一种基于遗传算法进行再采样的月球探测器自主天文导航粒子滤波... 详细信息

天文导航系统是典型的非线性和噪声非高斯分布的系统.针对传统的扩展卡尔曼滤波不适于非线性和噪声非高斯分布的系统,和一般粒子滤波存在的粒子退化和采样枯竭问题,提出了一种基于遗传算法进行再采样的月球探测器自主天文导航粒子滤波新方法.计算机仿真结果显示了该方法可以有效的克服传统粒子滤波方法的缺点,提高天文导航系统的定位精度.

关键词：月球探测自主天文导航粒子滤波遗传算法扩展卡尔曼滤波

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月球探测机器人的系统建模

哈尔滨工业大学学报 2003年第9期35卷 1050-1052页

作者：洪炳镕孟伟韩学东哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001

为准确描述和有效分析机器人系统,提出了一种将面向对象技术与Petri网相结合的月球探测机器人系统建模方法,既保持Petri网对离散事件系统的准确描述性和直观性,又利用面向对象的自然性、易理解性、可重用性和可扩充性.月球探测机器人可... 详细信息

为准确描述和有效分析机器人系统,提出了一种将面向对象技术与Petri网相结合的月球探测机器人系统建模方法,既保持Petri网对离散事件系统的准确描述性和直观性,又利用面向对象的自然性、易理解性、可重用性和可扩充性.月球探测机器人可利用该模型对系统性能进行分析和故障预测.

关键词：月球探测机器人模型面向对象 Petri网

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管道形轮腿式月球探测机器人

机械工程学报 2002年第11期38卷 42-48页

作者：刘方湖马培荪陈建平上海交通大学机械工程学院上海200030

提出了一种由两个机器人单元组成的管道形、轮腿式月球探测机器人（PWLER）。每个机器人单元由管道连接而成的机体、圆柱形太阳能电池板、6条可独立运动的轮腿和1个探测球组成。机器人单元之间通过1根连接轴和3个相互平行的伸缩部件相... 详细信息

提出了一种由两个机器人单元组成的管道形、轮腿式月球探测机器人（PWLER）。每个机器人单元由管道连接而成的机体、圆柱形太阳能电池板、6条可独立运动的轮腿和1个探测球组成。机器人单元之间通过1根连接轴和3个相互平行的伸缩部件相连。每个伸缩部件由绳子、普通螺旋弹簧和电动机组成。PWLER在结构上的最大特点是采用轮腿和管道结构。PWLER有很多独特的性能,例如:能越过宽度为前、后轮之间距离1/3 的壕沟和高度为1/3腿长的台阶;爬坡时能保持机体处于水平状态;通过增加管道,可很容易地进行容积和探测功能的扩展;倾翻对PWLER的行驶没有影响。PWLER倾翻的仿真试验表明PWLER具有良好的倾翻稳定性。

关键词：轮腿管道移动机器人自动复位月球探测

激光诱导等离子体光谱技术应用于月球探测的可行性研究

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红外与毫米波学报 2009年第2期28卷 93-96页

作者：亓洪兴潘明忠吕刚何志平闫志欣舒嵘中国科学院上海技术物理研究所上海200083

阐述了激光诱导等离子体光谱技术的物理机制,分析了气压影响激光诱导等离子体光谱探测的机制和规律,建立了低气压环境下进行激光诱导等离子体光谱探测的试验装置,开展了不同等级低气压环境下的试验研究,通过试验数据具体量化了气压对激... 详细信息

阐述了激光诱导等离子体光谱技术的物理机制,分析了气压影响激光诱导等离子体光谱探测的机制和规律,建立了低气压环境下进行激光诱导等离子体光谱探测的试验装置,开展了不同等级低气压环境下的试验研究,通过试验数据具体量化了气压对激光诱导等离子体光谱探测的影响,进而论证了激光诱导等离子体光谱技术应用于月球探测的可行性.

关键词：月球探测激光诱导等离子体光谱技术低气压雪崩电离多光子吸收电离

地月空间NRHO与DRO在月球探测中的应用研究

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宇航学报 2020年第7期41卷 910-919页

作者：曾豪李朝玉彭坤王平黄震中国空间技术研究院载人航天总体部北京100094 北京理工大学宇航学院北京100081

针对地月系统三体问题低能往返轨道转移在月球探测中的应用研究,结合天体借力飞行技术与混合优化技术,系统分析了不同目标轨道与借力方位对任务飞行时间与燃料消耗等关键参数的影响,给出了往返轨道设计初值的选择策略。针对轨道设计初... 详细信息

针对地月系统三体问题低能往返轨道转移在月球探测中的应用研究,结合天体借力飞行技术与混合优化技术,系统分析了不同目标轨道与借力方位对任务飞行时间与燃料消耗等关键参数的影响,给出了往返轨道设计初值的选择策略。针对轨道设计初值猜想问题,首先采用遗传算法与二体Lambert转移快速确定轨迹拼接点初值。在同时考虑近月点与近地点多约束条件下,基于序列二次规划算法与多重打靶法进一步对燃料最优的地月往返轨道进行研究,并推导了约束方程解析梯度提高设计效率。最后分析近月点高度、不同目标轨道的转移时间与燃耗变化特性,对于考虑月球借力的地月空间轨道往返转移设计及参数选取具有重要的参考价值。

关键词：月球探测平动点轨道借力飞行初值问题混合优化