火星车自主导航与路径规划技术研究

针对火星车工作任务环境,借鉴国外成功研究经验,给出了火星车自主导航敏感器配置,研究可在实际工程中应用的火星车自主导航与路径规划技术,包括DEM图构建与障碍物检测、全局路径规划、基于立体视觉相机的视觉里程计、多传感器融合位姿确定以及局部路径规划技术,并搭建了实验系统,在实验室内进行了仿真验证。相关研究结果可为我国后续开展火星车自主导航系统研究提供一定的基础。     

火星车双向抽展式转移坡道展开原理及特性分析

我国首次火星探测任务将于2020年实施,一步实现"绕""着""巡"的目标。着陆器在火星表面软着陆后,火星车能否沿转移坡道安全转移至火星表面,关系着本次任务的成败。从火星车转移坡道功能要求出发,提出了一种双向抽展式转移坡道方案,解决了大展出比、驱动共用、可靠展开等关键问题,对其展开原理及力学特性进行分析,并开展了模拟火星重力环境的展开试验,为我国火星车转移坡道设计提供参考。     

火星摄影师 ——祝融号火星车巡视探测拍摄纪实

正1引言天问一号火星探测任务的工程目标已经圆满实现,祝融号火星车正在这颗红色星球的表面开展巡视探测,已经传回大量图片和其他科学探测数据。利用火星车拍摄的图片,既可以开展火星表面地形地貌研究,也可以用于确定火星车探测的目标,规划火星车行驶的路线,还可以为工程留下重要的图片、视频资料。为了精心设计拍摄这些图片时的构图,以及选择相机的曝光参数,火星车的地面操作控制人员被培养成了火星摄影师。     

火星土壤物理力学特性分析

火星土壤既是火星表面探测活动的主要探测对象,也是表面探测器设计中需考虑的重要因素之一。火壤的物理力学特性将直接影响着陆器着陆缓冲系统、火星车移动系统等的设计。此外,在着陆器和火星车等表面探测器的地面研制过程中,需要研制模拟火壤,形成模拟的火星表面环境,开展相关的着陆器着陆缓冲性能、火星车移动性能等验证试验。迄今为止,人类已经有多个探测器登陆火星,获取了大量的有关火壤的信息,也研制了多种模拟火壤。通过对已有火壤和模拟火壤的物理力学特性分析,梳理出火壤物理力学特性的参数范围,可为我国火星探测器的研制提供参考。     

火星车三折平展坡道转移方案及转移姿态分析

以火星车从着陆平台安全转移至火星表面为研究目标,提出一种三折平展坡道转移方案。火星车坡道式转移方案难点在于,着陆点地形地貌不确定和着陆器自身姿态的不确定将导致火星车转移姿态不确定从而增大转移风险。为保证火星车坡道式转移安全性,开展火星车坡道式转移姿态分析,获得满足火星车安全转移要求的最小坡道长度并评价出极限转移姿态。为使三折坡道展开总长度尽可能靠近最小坡道长度需求,进行了三折坡道长度优化分析,获得在着陆器构型约束下三折坡道长度最大值,可为我国火星车转移工程实施提供借鉴。     

火星车的研制试验

正1引言2020年7月23日,我国天问一号火星探测任务实施,目标是实现火星环绕和着陆巡视探测,对火星开展全球性、综合性的环绕探测,在火星表面开展区域巡视探测。火星探测器由环绕器和着陆巡视器组成,着陆巡视器到达火星表面后释放火星车。     

国外地外天体漫游车发展状况研究

□□美国东部时间2012年8月6日凌晨01:32(北京时间2012年8月6日13:32),美国“火星科学实验室”(MSL)所携带的好奇号(Curiosity)火星车以独特的方式在火星表面着陆,在全球产生了巨大的影响.随着深空探测任务的开展,月球漫游车(Lunar roving vehicle,简称月球车)和火星漫游车(Mars roving vehicle,简称火星车)技术发展迅速,全球出现了大量新颖的月球车和火星车构想.常言道,温故而知新,所以在此,首先回顾了20世纪60年代以来国外发射的月球车和火星车,并对国外月球车和火星车技术的发展情况进行了分析,然后对其研制发展方向进行了总结与分析     

祝融号火星车科学探测模式设计与验证

受通信能力低、能源不足等限制，祝融号火星车有效载荷科学探测需提高探测效率，以有限资源获取尽可能多的有效探测数据。祝融号火星车的巡视探测科学任务着眼于火星局部地区，包括火星车行驶时载荷探测和火星车停止时定点就位载荷探测两个主要工况。统筹考虑祝融号火星车移动能力、通信能力、能源能力、热控能力等约束，合理划分工程活动和科学探测活动可用的资源，协调使用火星车的桅杆和移动系统，优化组合各载荷工作模式，设计了高效载荷探测模式。该探测模式与基于工作模式表的自主探测控制方式相结合，解决了资源受限情况下的多载荷协同探测难题。祝融号火星车有效载荷系统圆满完成了预期探测任务，设计的科学探测模式全部得到在轨验证。结果表明这些模式设计合理有效，满足安全、自主、高效开展科学探测的需求。     

太空探索的尖兵--动物机器人

人类已经发射了一系列空间探测器,对太阳系内的其它天体进行探测,其中最令世人瞩目的要算是登陆火星的“火星车”了。1997年7月4日美国“火星探路者”探测器成功登陆火星,搭乘“火星探路者”的“火星车”,是人类车辆首次行驶在火星大地上,发回了大量珍贵图像资料。但是“火星车”只能行驶在比较平坦的火星地面,遇到岩石或陡     

“勇气”号轶事

在度过了2210个火星日之后,"勇气"号火星车和地面失去了联系。不过有关它的一些轶事也许会永远流传下去。"勇气"号是美国火星探险漫游者任务中两辆火星车之一。2004年在火星上着陆,原本设计寿命只有90天的它却一直工作了6年。初到火星,"勇气"号便出现了计算机故障。恢复之后,它对火星岩石进行了首次人为的研磨,以便研究其内部构造。此外,"勇气"号还经历了小尘暴的洗礼,就此焕发了活力。不过,它最终身陷火星的软土,冻僵而和地面失去了联系。     

关于2030年前火星采样返回科学任务的展望

火星采样返回对于认知类地行星起源和生命宜居性、奠定未来载人登火基础具有重大意义，是下一代火星探测任务的重点目标。目前美、日、中均已公布火星采样返回任务的计划或相关设想。美国火星采样返回任务预计时间跨度逾10年，将与欧洲空间局合作研制发射样品返回着陆器、样品收集火星车和返回地球轨道器等，将毅力号火星车采集的样品带回地球。日本计划开展火卫一采样返回任务。分析国际采样返回任务方案，有助于中国火星任务的科学目标凝练和工程方案设计。      

火星探测UHF频段原位通信关键技术研究

火星是人类探索太阳系的下一个里程碑,由于地球和火星之间的距离非常遥远（最远距离约4亿千米,光行时约22min）,为了最大限度地完成火星车和地球之间的高效通信,火星车和火星环绕器之间的器间原位中继通信技术就显得尤为重要。针对大椭圆轨道下器间通信信噪比低、信号参数变化快、全自主要求高及质量功耗约束极为严苛等难点,提出了一种UHF频段器间原位通信技术,主要包括超高灵敏度高动态自适应信号解调、高精度多普勒测量、基于CCSDS Proximity-1的协议一体化集成融合和面向火星复杂环境的高集成度高收发隔离产品工程化设计,实现了捕获灵敏度优于-141dBm、解调灵敏度（1kbit/s）优于-134dBm、频率动态范围优于±26kHz、多普勒测量精度优于10mHz、收发隔离大于180dB、弧段内全自主高可靠高吞吐率通信及基于架构统型的系统/单机极限优化,相关指标优于美国系列火星探测器中的“Electra”。经祝融号火星车和天问一号火星环绕器、ESA“Mars Express”火星轨道器在轨实际测试,测试数据符合预期,为中国首次火星探测的圆满成功做出了重要贡献。     

太空新航线

勇气号在火星上度过2岁生日美国航宇局的勇气号火星车在火星表面成功软着陆已整整两年了。在过去的这24个月里,勇气号火星车在火星表面共完成了近5千米的行程,并向地球传输了7万张照片,其中包括火星车的自拍照和红色星球表面的全景照。最初,专家们设想“勇气号”最多只能在火星     

中国首个火星探测器外观公开向全球征集工程名称和标识

火星是太阳系中离地球较近的行星,而且自然环境与地球最为类似,所以成为人类开展行星际探测的首选目标。中国首次火星探测任务将于2020年实施。2016年8月23日,“中国火星探测工程名称和图形标识全球征集活动”新闻发布会在北京召开,并首次公布了中国第一个火星探测器和火星车外观设计构型。     

未来的火星探测机器人

火星探测将是21世纪头十年世界航天的重头戏,美国和俄罗斯都制订了火星探测计划。美国在1976年海盗号成功着陆火星之后,1997年又发射了探路者和火星漫游车“索杰纳”。人们对开发火星的热情越来越高。 鉴于阿波罗载人登月计划耗资巨大,在火星计划中,为节约巨额资金和减少宇航员的风险,将首先由火星车作为先遣部队和开路先锋,率先登上火星。     

《登陆火星》一书出版发行

□□美国航空航天局火星漫游车项目首席科学家史蒂夫.斯奎尔斯撰写的《登陆火星》一书,2008年1月已由中国宇航出版社出版。作者在勇气号和机遇号火星漫游车成功登陆火星,并顺利完成9个月的探测任务后创作了这部纪实文学。这本书讲述了火星漫游车项目长达17年的发展历程。该项目     

火星车磁通门磁强计技术

火星磁场测量是国际火星探测任务的焦点之一,中国首次火星磁测任务通过在巡视器(即火星车)和环绕器上同时搭载磁强计,实现对火星磁场的火–空联合观测。巡视器磁强计载荷选用双探头三轴磁通门磁强计,采用亥姆霍兹补偿线圈型探头技术和全数字闭环反馈电路技术,实现空间磁场的高精度同点测量。单机在设计上考虑了可靠性安全性设计和空间环境适应性设计。经地面标定,单机量程可达到±6.5万nT,噪声水平优于0.01 nT/√Hz,分辨率达到了0.01 nT。     

火星地形测绘研究综述

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。     

给未来太空探索机器人装上大脑

美国科学家正在研制一款名为“TextureCam”的智能照相机，不仅能够给外星球上的岩石拍照，还能对照片进行分析并根据分析结果决定下一步的行动。在未来的太空探索机器人身上，美国航空航天局有望安装TextureCam，使其扮演大脑的角色，让机器人具备自行做出决定的能力。“好奇”号火星车虽然得出了一系列引人注目的发现，但这辆火星车在设计上并没有完全达到让科学家满意的程度，它是一辆没有“大脑”的火星车。在每个火星日的开始，美国航空航天局需要向“好奇”号传输工作议程方面的信息。     

火星车绝对定位方法选择

针对火星巡视探测任务,提出3种火星车绝对定位方法:无线电测控定位、图像匹配定位、位置圆定位。无线电测控方法首先确定环绕器的轨道,然后利用环绕器和火星车的器间通信定位确定火星车的绝对位置;图像匹配方法利用着陆过程中的降落图像与带地理信息的着陆区地形图进行匹配,实现火星车的位置确定;位置圆方法通过敏感器在多个时刻测量阳光矢量方向和重力矢量方向,结合星历信息求解火星车的位置。对3种方法进行分析比较,根据定位精度、使用约束等因素,给出在轨使用建议:位置圆定位为基本方法,无线电测控定位作为校验手段,图像匹配定位作为修正手段,以满足火星车快速、高精度的定位需求。