月球表面巡视探测GNC技术

嫦娥三号巡视器是中国首个地外天体表面巡视探测器, 其制导、导航及控制 (GNC)技术与地球卫星等航天器完全不同. 探测器实现月表巡视探测需要在地 外天体表面确定自身位置、航向及姿态, 识别周围地形环境并寻找安全路径, 控制巡视器沿规划路径安全行驶等. 本文针对嫦娥三号巡视器月面巡视对GNC系统的 任务要求及工作性能, 对月面自主导航定姿定位、协调运动控制、环境感知、 路径规划、激光探测避障以及地面试验等重要技术环节进行了分析, 研究月面制 导、导航与控制特性并进行实验验证, 进而对巡视器GNC技术进行了模拟仿真.      

嫦娥三号落月面 航天邮品载辉煌

<正>2013年12月2日,携带"玉兔"号月球车的嫦娥三号月球探测器由长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心发射升空,12月14日,嫦娥三号成功着陆月面,"玉兔"号驶上月球。中国成为世界上第三个自主实施探测器月球软着陆的国家。为此国内相关单位制发了各种纪念邮品,它们见证和记载了这段辉煌的历史。现将个人收集的邮品分为发射篇、测控篇、落月篇、巡视篇介绍如下,希望读者喜欢。     

嫦娥-3勇闯三大险关

为了完成嫦娥-3任务，需要攻克多项关键技术，且技术难度大、实施风险高。在工程实施过程中，面临七大难点：①地面试验验证；②多窗口、窄宽度准时发射；③月面软着陆；④两器（指着陆器和巡视器）分离与巡视；⑤月地间遥操作；⑥月夜生存；⑦测控通信等。其中最难的是软着陆、月夜生存和月面巡视三道关。     

嫦娥三号“玉兔号”巡视器行为规划方法

为支持"玉兔号"巡视器完成对月面较大空间范围的科学探测,对动态任务进行快速规划,提出了一种基于人工智能领域智能规划技术的自动化任务规划方法。提出了行为持续时间和行为效果动态确定的时态规划模型(TP~(DDDE)),设计了描述TP~(DDDE)问题的规划领域定义语言PDDL——PDDL~(DDDE),以及针对TP~(DDDE)问题的启发式规划算法,运用Landmark知识分析规划问题结构,从而设计了合理反映动作前提评估顺序的启发函数。在嫦娥三号任务中,本文方法支撑"玉兔号"巡视器圆满完成了预期的科学探测任务。     

新颖别致的嫦娥-3着陆器

嫦娥-3任务由探测器、运载火箭、发射场、测控和地面应用五大系统构成,其中最引人注目的探测器系统由中国航天科技集团公司中国空间技术研究院为主承担,其有效载荷由中国科学院负责研制。它的宽度为4m、高有4.2m,发射质量3780kg,其中干质量1220kg。落月后,在测控系统和地面应用系统支持下,嫦娥-3携带的有效载荷开展科学探测。嫦娥-3由着陆器和巡视器（又叫玉兔号月球车）组成,其中的着陆器在嫦娥-3软着陆过程中起着举足轻重的作用,并装有2台在世界上首次应用的科学探测仪器。     

“嫦娥五号”年底飞,后续相关规划首次公开

<正>新闻:1月14日下午,在国务院新闻办公室举行的新闻发布会上,中国国家航天局放出多个重磅消息:"嫦娥五号"月面采样返回今年年底前后实施,规划论证"嫦娥六号"月球南极采样返回,以及"嫦娥七号"月球南极综合探测,"嫦娥八号"可能验证月面3D打印房子等关键技术……解读:中国政府自启动探月工程以来,按照"绕、落、回"三步走实施,简称为三期。最后的"回",是以今年年底前后,"嫦娥五号"到月球正面取样返回作为标准。后续基本明确还有三次任务,分别为"嫦娥六号""嫦娥七号""嫦娥八号"任务。     

中国航天

<正>我国将进行探月三期再入返回飞行试验执行探月工程三期再入返回飞行试验任务的飞行试验器8月10日从北京运抵西昌卫星发射中心,并开展相关测试和试验。试验任务将于今年择机实施,主要验证嫦娥五号任务返回器以接近每秒11.2千米的第二宇宙速度再入返回相关技术。嫦娥三号任务圆满成功后,我国探月工程全面转入三期。作为"绕、落、回"规划的第三步,探月工程三期的主要目标是实现无人自动采样返回,突破月面采样、月面上升、月球轨道交会对接和接近第二宇宙速度再入返回四项核心关键     

嫦娥三号档案

<正>与嫦娥一号、二号相比,嫦娥三号探测器的技术跨度大、设计约束多,结构也更为复杂,由着陆器和巡视器组成,总重近3.8吨。特点:"四新两多两难一紧"作为中国首个在地球以外天体实施软着陆的航天器,嫦娥三号探测器具有"四新两多两难一紧"的鲜明特点。"四新"是指面临月面温度、月尘、月壤、月面地形地貌、1/6g重力环境等新环境;鉴定设备占80%以上的全新研制平台;为新科学探测配备的没有继承性的全新载荷设备以及工作关系耦合度高、产品集成度高的新模式。"两多"主要是以着陆导航敏感器、     

嫦娥三号开启月宫新生活

<正>据国防科工局消息,1月15日20时许,在北京航天飞行控制中心精心组织下,嫦娥三号着陆器的飞控工作从飞控大厅转移到了长管机房,顺利转入长期管理模式,开启"驻足月宫,凝望地球"的月宫新生活。从1月15日晚起,北京飞控中心飞管室将实施对"嫦娥"长达一年的长期管理任务,后续"嫦娥"的起居生活、月面工作都将由飞管室的长管科技人员统一安排。     

嫦娥三号着陆器有效载荷探测能力地面验证试验

嫦娥三号探测器首次实现了中国月球软着陆和月面巡视探测,完成三类科学探测任务.嫦娥三号探测器分为着陆器和巡视器,在着陆器上配置了地形地貌相机、月基光学望远镜、极紫外相机和降落相机四种有效载荷.着重介绍了着陆器有效载荷研制过程中进行的探测能力地面模拟试验验证情况,包括试验项目、试验方案、试验结果和分析.     

月面表层无人采样控制技术

针对"嫦娥五号"月面表层无人采样任务过程中机械臂精确控制难度大、器地协同工作复杂导致常规遥操作工作模式难以在有限时间内完成任务的问题,提出了月面表层无人采样高效控制方法和新的工作模式.通过建立采样区量化评价指标体系实现采样点规划、采用预先规划方法进行任务规划和机械臂运动控制规划、在线学习机械臂末端精调路径与多视角融合图...     

月球车野外试验场建造因素分析

1前言
　　月球车是嫦娥-3探测器的重要组成部分。它是能适应月球环境,携带科学仪器在月面移动,完成探测、采样、运载等任务的航天器。这是一类特殊的航天器,不同于传统的卫星、飞船。在着陆月面之前,月球车是着陆器的有效载荷,着陆后是独立、完整的移动探测器。为此,在上天前它要进行野外试验。
　　中国月球探测工程分为三期：绕月探测,落月探测,采样返回探测。嫦娥-3任务是探月工程二期关键的一步,主要目标是实现月球软着陆探测与月面巡视勘察,将突破月球软着陆、月面巡视勘察、月面生存、深空测控通信与遥操作。     

嫦娥三号落月面 航天邮品载辉煌

<正>巡视篇嫦娥三号月球探测器两器月面工作纪念封中国邮政太空邮局制作。编号:TKYJ-2013-29;规格:230mm×120mm;印量:20000枚;封销"中国邮政2013.12.15.24太空邮局2"邮戳嫦娥三号探测器发射纪念封西昌卫星发射中心制作。编号:JF88(3-3);规格:220mm×110mm;印量:10000枚;封销"北京2013.12.15.24航天城1"邮戳     

“嫦娥3号”月面探测器同波束干涉测量系统的设计与实现

为了提高"嫦娥3号"探测器(着陆器和巡视器)的相对定位精度,针对两器信标实际设置情况,设计了同波束干涉测量(same-beam interferometry,SBI)观测方案。利用着陆器和巡视器星地对接数据分析检验了由差分群时延解算含微小系统差的差分相时延的方法,给出了甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry,VLBI)和同波束干涉测量模型及月面定位方法,并仿真分析了巡视器的相对定位精度。最终,把研究的方法实际应用于"嫦娥3号"巡视器的精密相对定位。结果表明,利用1h左右的连续观测弧段的着陆器数传信号以及巡视器数传信号(或遥测信号),采用事后处理方式,得到了随机误差约1ps的差分相时延数据。利用此数据,把"嫦娥3号"探测器的相对定位精度提高至1m左右。     

嫦娥三号计划2013年发射

近日,经探月工程重大专项领导小组会议审议,我国探月工程二期嫦娥三号任务,正式由初样研制转入正样研制阶段,工程研制取得重大进展。嫦娥三号探测器计划2013年发射,进行月球软着陆探测与月面巡视勘察。     

月面巡视探测器任务规划顶层设计与实现

针对巡视器月面任务规划工程的可实现性,开展了巡视器任务规划顶层设计方法的研究,主要内容包括:任务规划技术特点的梳理与归纳;任务规划输入条件与约束条件的整理,规划变量的统一;任务规划框架的设计,巡视器行为序列与上行控制指令的衔接,针对巡视器行为序列的大模式套用小模式的动态设计等。通过巡视器任务规划工程实现的介绍,说明在巡视器任务规划的顶层设计中,任务的不确定性、部分约束与输入信息的模糊性,是任务规划框架设计以及在后续工程实现过程中需要重点考虑的内容,是与任务规划的工程可实现性直接相关的。     

“嫦娥4号”中继星应急轨道控制策略设计与分析

"嫦娥4号"中继星作为"嫦娥4号"任务的重要组成部分,不同于其它月球探测器,首次选择绕地月L2平动点运行的Halo轨道以保证为月球背面的着陆器和巡视器提供连续的中继通信服务,这面临诸多技术挑战。基于任务需求和工程约束,梳理了中继星全寿命与轨道控制相关的故障类型,制定了多级应急控制目标,给出了分阶段应急轨道控制方案,提出将Lissajous轨道作为应急备选使命轨道,分析了推进剂消耗、中继测控条件和可行性,研究成果直接应用于中继星任务工程实践。     

月球背面地形对软着陆探测的影响分析

相对于月球正面大面积平坦的月海区域,月球背面地形整体崎岖复杂,因此地形地貌的变化会对探测器的软着陆探测产生一定的影响。从任务设计、着陆器设计和月面工作程序3个方面分析了"嫦娥4号"着陆区南极–艾特肯盆地(South-Pole Aitken Basin,SPA),及其相对于"嫦娥3号"着陆区的变化,主要结论包括:1)着陆区范围缩小,由"嫦娥3号"着陆区经度范围16.4°和纬度范围3°,减小到经度范围约4°和纬度范围约2°;2)动力下降策略更改,动力下降过程主减速段结束后,着陆器由斜向前运动轨迹改为接近垂直向下运动轨迹,同时更改测距敏感器的引入时机;3)提高微波测距测速敏感器信号发射功率和信噪比;4)着陆后需要预测着陆器的光照和测控被地形遮挡的情况,然后制定如休眠或月食模式等相应策略等。通过以上优化设计,"嫦娥4号"任务可适应月球背面地形地貌的变化,有效降低着陆过程和月面工作的风险。     

“嫦娥二号”卫星发射及任务实施情况

<正>2010年10月1日18时59分57秒,"长征三号丙"火箭在我国西昌卫星发射中心点火发射,把"嫦娥二号"卫星成功送入太空。这标志着探月工程二期任务迈出了成功的第一步。"嫦娥二号"卫星是我国自主研制的第二颗月球探测卫星,是探月工程二期的技术先导星。与"嫦娥一号"卫星相比,"嫦娥二号"卫星进行了多项技术改进,将验证直接地月转移发射、近月100km制动、环月轨道机动与定轨、X频段测控、高精度对月成像等多项关键技术,为实现成功落月积累经验。     

嫦娥-3实现中国首次落月探测

2013年12月2日01：30：00：34,我国用长征-3B/G（长征-3B改进型）运载火箭在西昌卫星发射中心成功发射了嫦娥-3落月探测器。这是我国探月工程二期-落月探测的最关键一步。它于12月14日在月面着陆,首次实现了我国对地球以外天体的软着陆及巡视勘察任务,这也是美国“阿波罗”计划结束后世界上重返月球的第1个软着陆的探测器,并使我国成为世界第3个掌握落月探测技术的国家。12月13日,月球车与嫦娥-3着陆器分离,踏上月面。同日,着陆器与月球车互拍,它标志着嫦娥-3任务取得圆满成功。