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行星着陆探测中的动力学与控制研究进展 被引量：8
1
作者 崔平远 乔栋 +1 位作者 朱圣英 高艾 《航天器环境工程》 2014年第1期1-8,共8页
着陆探测是获取行星特性和科学数据最直接、最有效的途径,也是目前技术难度最大、最为复杂的探测方式。在行星着陆探测过程中,动力学与控制是影响任务成败的关键因素之一。文章首先分析了行星着陆探测动力学与控制研究所面临的挑战与难... 着陆探测是获取行星特性和科学数据最直接、最有效的途径,也是目前技术难度最大、最为复杂的探测方式。在行星着陆探测过程中,动力学与控制是影响任务成败的关键因素之一。文章首先分析了行星着陆探测动力学与控制研究所面临的挑战与难题;然后,针对火星和小行星的着陆探测,重点分析了火星着陆进入段和下降段所涉及的动力学与控制,小行星附着探测动力学建模与制导控制的研究现状与关键问题;最后,提出了我国在行星着陆探测动力学与控制领域的未来重点发展方向。 展开更多
关键词 行星着陆 动力学环境 控制问题 火星着陆 小行星着陆 综述
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一种6-DOF小行星着陆轨迹序列凸优化方法
2
作者 初彦峰 穆荣军 +1 位作者 梁浩 崔乃刚 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期341-351,共11页
针对6自由度的小行星动力着陆多约束轨迹优化问题,提出了一种基于序列凸优化的小行星着陆轨迹优化算法。首先采用多面体引力场模型计算小行星的引力场,其可用于描述任意形状的小行星引力场,且比质点群法和球谐函数展开法等方法计算精度... 针对6自由度的小行星动力着陆多约束轨迹优化问题,提出了一种基于序列凸优化的小行星着陆轨迹优化算法。首先采用多面体引力场模型计算小行星的引力场,其可用于描述任意形状的小行星引力场,且比质点群法和球谐函数展开法等方法计算精度更高。为了在凸约束下解决小行星着陆过程燃料消耗最优问题,通过对探测器动力学模型及其约束进行线性化和离散化,将原来的非凸连续时间优化问题转化为凸化的子问题,即二阶锥规划问题(SOCP);然后引入了虚拟控制项和信赖域,以增强算法的鲁棒性。通过在形状不规则小行星上的着陆模拟,验证了所提出算法的有效性,仿真结果满足各项约束条件,可实现高精度着陆和燃料消耗最优的目标。 展开更多
关键词 小行星着陆 多面体引力场模型 6自由度 序列凸优化
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基于特征跟踪辅助的小行星着陆先验位姿纠正
3
作者 王亚琼 谢欢 +3 位作者 晏雄锋 王一凡 陈杰 童小华 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第3期274-285,共12页
针对小行星着陆视觉导航过程中可能出现的先验位姿不准确场景,提出一种基于特征跟踪辅助的位姿估计方法。利用先验位姿信息和三维导航特征数据库实时生成导航特征,并利用手工与深度特征联合的多特征判别式相关滤波跟踪导航特征在导航相... 针对小行星着陆视觉导航过程中可能出现的先验位姿不准确场景,提出一种基于特征跟踪辅助的位姿估计方法。利用先验位姿信息和三维导航特征数据库实时生成导航特征,并利用手工与深度特征联合的多特征判别式相关滤波跟踪导航特征在导航相机影像中的位置,进一步利用平均峰相关能量筛选出可靠的跟踪结果用于位姿初步估计,基于该初步估计的位姿重新生成导航特征,并使其与导航相机影像做归一化相关匹配,该过程将在可微分的列文伯格−马夸尔特框架中基于归一化相关系数约束来实现位姿优化。利用“冥王号”(Origins,Spectral Interpretation,Resource Identification,and Security-Regolith Explorer,OSIRIS-REx)任务的影像、地形和星历数据进行位姿估算实验,结果表明:在先验位姿不同程度噪声的干扰下,提出算法的位姿估计重投影误差均为亚像素,在距离小行星表面1 km处,位置估算误差在2 m以内,姿态估算误差在1°以内,可有效纠正不准确的先验位姿。 展开更多
关键词 小行星着陆 视觉导航 位姿估计 特征跟踪 位姿优化
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小行星着陆段自主轨迹分段规划方法
4
作者 万怡星 徐瑞 +3 位作者 李朝玉 朱圣英 梁子璇 尚海滨 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期96-100,共5页
大多数小行星的形状都是不规则的,其附近的引力场十分复杂。且小行星所处的环境未知,这就导致小行星附近的飞行任务变得极其困难。而在远离地球的深空,又存在着通信延迟、环境不确定等问题,着陆过程中需要赋予探测器自主轨迹规划的能力... 大多数小行星的形状都是不规则的,其附近的引力场十分复杂。且小行星所处的环境未知,这就导致小行星附近的飞行任务变得极其困难。而在远离地球的深空,又存在着通信延迟、环境不确定等问题,着陆过程中需要赋予探测器自主轨迹规划的能力。以小行星自主着陆为研究对象,利用分段规划的方法对小行星着陆段轨迹进行求解。采用多面体模型近似小行星的引力场,在此基础上对小行星动力学进行分析。运用RRT算法对导航点序列进行初步规划,再利用最优控制原理对导航点之间的轨迹进行精确求解,最终实现探测器在小行星着陆段的自主轨迹规划。 展开更多
关键词 小行星着陆 RRT算法 分段规划方法
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小行星着陆附着系统弹射机构设计
5
作者 韩言勋 杨昭 《航天返回与遥感》 CSCD 2020年第4期40-44,共5页
小行星弹射着陆附着系统弹射机构用于将锚装置以一定初速射向小行星表层,从而实现着陆器在小行星表面的有效固定。弹射筒与延时作动器组成了一个火工弹射机构,弹射筒将锚装置以一定的速度弹出;延时作动器是锚装置的重要组件,采用机械式... 小行星弹射着陆附着系统弹射机构用于将锚装置以一定初速射向小行星表层,从而实现着陆器在小行星表面的有效固定。弹射筒与延时作动器组成了一个火工弹射机构,弹射筒将锚装置以一定的速度弹出;延时作动器是锚装置的重要组件,采用机械式触发,用于在锚装置射入小行星表面以后延时将锚装置内部机构强力展开,起到增大锚装置附着力的作用。弹射机构弹射锚装置相对于弹射锚装置配质量的弹射速度大幅下降,是由于延时作动器的延期针刺雷管工作后产生高压燃气,推动延时作动器的推杆反向撞击弹射筒活塞,与活塞形成了一个类似于"空气弹簧"造成的。通过增加延时作动器卡箍的方式将推杆击发雷管后锁住,达到防止反弹撞击活塞降低弹射速度的目的。该设计方式对弹射机构的内部结构设计提供了一种新的思路和方法。 展开更多
关键词 弹射筒 延时作动器 弹射机构 空气弹簧 小行星着陆
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小行星着陆装置着陆动力学及着陆性能分析 被引量：3
6
作者 赵志军 赵京东 刘宏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1676-1681,共6页
小行星着陆装置实现着陆器在小行星表面的着陆,其动力学及着陆性能研究对着陆装置研制具有重要意义.基于三腿式小型着陆装置,在对其结构特点及着陆策略分析的基础上,采用Lagrange方程建立了二维着陆动力学模型,模型对着陆及翻转阶段的... 小行星着陆装置实现着陆器在小行星表面的着陆,其动力学及着陆性能研究对着陆装置研制具有重要意义.基于三腿式小型着陆装置,在对其结构特点及着陆策略分析的基础上,采用Lagrange方程建立了二维着陆动力学模型,模型对着陆及翻转阶段的动力学特性进行了描述,其计算结果与仿真验证较为接近且具有一致的变化趋势.在最大允许倾角为30°的着陆面上,采用仿真分析方法对着陆装置在不同着陆速度及偏航角下的着陆性能进行了统计分析,结果表明着陆装置具有良好的着陆性能. 展开更多
关键词 小行星着陆装置 着陆动力学 LAGRANGE方程 过载加速度 稳定性
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小行星着陆器锚系统及其实验研究 被引量：3
7
作者 赵志军 赵京东 刘宏 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期461-467,共7页
针对小行星表面着陆器容易反弹及飘走的难题,设计了一种将着陆器锚固在小行星表面的锚系统。基于小行星特点,对锚系统设计方案进行了分析,选择"链式锚固方式"作为本研究的锚系统方案。基于该方案对锚系统进行了设计,其包括锚... 针对小行星表面着陆器容易反弹及飘走的难题,设计了一种将着陆器锚固在小行星表面的锚系统。基于小行星特点,对锚系统设计方案进行了分析,选择"链式锚固方式"作为本研究的锚系统方案。基于该方案对锚系统进行了设计,其包括锚固单元、缠绕单元、解锁单元、线绳单元及电气控制单元。对锥形锚尖的侵彻深度进行了研究。经过在冻土介质中的侵彻/锚固实验及气浮微重力环境下的拖拽实验,证明该锚系统具有微重力环境下对小行星着陆器进行锚固及拖拽的基本功能。 展开更多
关键词 小行星着陆器 微重力 锚系统 锚固 侵彻
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基于H∞滤波技术的小行星软着陆光学惯性组合导航方法研究
8
作者 高艾 崔平远 崔祜涛 《深空探测研究》 2011年第2期12-16,48,共6页
针对Kalman滤波技术在应用于软着陆小行星光学惯性组合导航系统过程中所存在的诸多问题，考虑系统存在的建模误差和外界干扰不确定因素，将H∞范数引入到滤波问题中，构建H∞滤波器，并将所得结果应用于小行星软着陆光学惯性组合导航系... 针对Kalman滤波技术在应用于软着陆小行星光学惯性组合导航系统过程中所存在的诸多问题，考虑系统存在的建模误差和外界干扰不确定因素，将H∞范数引入到滤波问题中，构建H∞滤波器，并将所得结果应用于小行星软着陆光学惯性组合导航系统中。仿真结果表明，与Kalman滤波技术相比，基于H∞滤波技术的小行星软着陆光学惯性组合导航系统在保证相对较高导航精度的同时，极大地改善了系统的鲁棒性和可靠性。 展开更多
关键词 小行星软着陆 光学惯性组合导航 KALMAN滤波 H∞滤波
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