载人月球车移动系统综述及关键技术分析

以载人月球车的发展和相关技术为对象,首先对国外载人月球车移动系统的概念设计进行了系统的综述,对载人月球车各种概念设计的特点进行了比较和分析,探讨了载人月球车的设计趋势;其次以阿波罗载人月球车移动系统结构为例,分析其移动系统的主要构成作为借鉴;然后从机构学、地面力学及动力学等方面在载人月球车研究中的应用现状进行了综述;最后提出了载人月球车移动系统的关键技术,指明了当前亟需解决的关键技术及难点所在。     

地面力学在火星壤力学参数估计研究中的 进展与展望

掌握火星土壤的力学参数是保障火星车顺利完成巡视探测的关键。通过对已成功开展的火星巡视探测任务进行汇总，探讨了复杂火星地貌对火星车移动性能的影响，分析了基于地面力学理论的火星土壤力学参数估计方法，包括：基于车轮的火星壤在轨力学参数估计方法和基于轮壤力学模型的力学参数辨识方法。最后，对未来关于地面力学在星壤力学参数评估进行了探讨。     

Use the water: In-situ resource technology for icy-surface landers

Robotic landers serve vital reconnaissance roles in the exploration of planetary surfaces, but are constrained by deliverable payload size and environment survivability. Although the Mars exploration rovers (MER) have shown incredible survivability, their solar power source limits the science output per sol. Future landers will be larger, and will incorporate more sophisticated data-collection and analysis packages, which will likely bring with them an increased demand for power. Anticipating this demand, we propose an innovative hybrid power system combining a primary radioisotope thermoelectric generator (RTG) with a secondary alkaline fuel cell. This combination provides the opportunity to utilize more effectively the energy produced by the RTG, to produce and store O₂ and H₂ via electrolysis of melted ice, and use this obtained O₂ and H₂ in a variety of ways, including as fuel for a regenerative fuel cell. This hybrid system has applications ranging from planetary rovers and deep-space probes to human habitats.     

Lunar exploration and development--a sustainable model

A long-term goal of space exploration is the development of a lunar settlement that will not only be largely self-sufficient but also contribute to the economy of the Earth-Moon system. Proposals for lunar mining and materials processing developments, as well as tourism-based applications, have appeared in the literature for many years. However, so great are the technical and financial difficulties associated with sustained lunar development that, more than 30 years after the end of the Apollo programme, there have been no practical advances towards this goal. While this may soon be remedied by a series of proposed unmanned orbiters, landers and rovers, the philosophy of lunar exploration and development remains the same as it has for decades: conquer, exploit, and ignore the consequences. By contrasting the well-recognised problems of Earth orbital debris and the barely recognised issue of intentional spacecraft impacts on the lunar surface, this paper illustrates the need for a new model for lunar exploration and development. This new paradigm would assign a value to the lunar environment and provide a balance between protection and exploitation, creating, in effect, a philosophy of sustainable development for the Moon. It is suggested that this new philosophy should be an integral part of any future strategy for lunar colonisation.     

行星车视觉导航与自主控制进展与展望

以视觉为主的行星车自主地形感知、导航、规划与控制系统是其安全高效探测的重要保障。本文通过对已成功开展和计划中的系列行星车任务导航与控制系统进行汇总，重点梳理了行星车多源地形感知、自主全局和局部导航、自主路径规划与控制等若干关键问题的进展情况，展望了未来自主化、智能化的发展趋势，并结合任务需求构建了行星车视觉导航与自主控制研究框架设想。     

航天器单机产品通用低气压放电试验条件

文章结合国内外文献研究成果,并根据帕邢曲线计算,确定了通用的低气压放电气压范围;根据运载火箭的飞行历程以及理论计算,分别给出了非密闭单机和密闭单机经历低气压环境的时间,从而确定了通用的低气压放电试验时间;针对鉴定单机和验收单机,分别给出试验次数及单机通电要求。研究提出了更符合实际且满足地面试验考核需求的通用低气压放电试验条件,可为航天器型号地面低气压试验提供参考。     

面向火星临近空间的分布式中继纠删编码机制研究

火星探测极远的通信距离以及行星遮挡,使得探测车与地面站的通信需要构建火星临近空间网络传输信息。为保证数据传输的可靠性并提高传输效率,重点研究基于分布式前向纠删编码的多个火星探测车通过中继轨道器向地面站传输的场景。考虑探测节点的周期性加入和退出的特性,设计了源节点使用弱鲁棒孤波LT码,中继随机转发/异或的中继随机决策编码方案,并推导了转发概率的理论最优值。仿真验证了新方案与已有的分布式喷泉方案相比,降低了约50%的信源编码开销,并通过复杂度与译码冗余的折衷,达到了99.9%的译码成功率。     

近距空间链路协议概述

近距链路是小范围、双向、固定或移动的无线通信链路,一般应用于无人探测器、着陆器、行星探测器及静止轨道舱之间的相互通信。文章介绍了近距空间链路协议的原理及特性,讨论了近距链路协议的层结构和传输单元（PLTU）的构成,分析了Proximity-1（近距空间链路协议）的业务类型,并对近距链路协议的应用进行了展望。     

国外星体表面巡视探测器地面试验方法分析

对国外星体表面巡视探测器的典型地面试验进行了系统阐述和分析,总结了星体表面巡视探测器地面试验的特点和规律,可以为我国星体表面巡视探测器地面试验的开展提供借鉴。     

月球表面地形数学建模方法

月球表面地形数学模型的建立是月球探测器和月面巡视探测器研制的基础,是登月飞行器和科学探测仪器设计的重要输入条件和约束条件。文章根据国外公布的月表地形模型进行分析,建立数字高程模型,对地形进行数字化描述和表示,生成月表光滑月海区域仿真地形数据。该数据能够为一般任务提供数据支持。     

基于引力球结构支持向量机多类算法的涡轮泵故障诊断

在涡轮泵故障诊断中，多类故障诊断是经常出现的问题。为提高多类故障诊断速度，在球结构支持向量机的基础上，提出一种引力球结构的支持向量机多类算法，该算法充分考虑样本分布疏松程度，经过试验优化分析得到最佳分类引力公式。用该算法和其他常用算法对涡轮泵仿真故障进行分类比较，结果表明基于引力球结构的支持向量机故障诊断算法学习速度快，诊断效果好。     

Lessons learned from the York University Rover Team (YURT) at the University Rover Challenge 2008–2009

In this paper, we explore the lessons learned from the work of the York University Rover Team (YURT), which designed, built, and operated two prototype rovers for the University Rover Challenge (URC) in 2008 and 2009, placing third in the first year, and winning first place in the second year. We outline the competition, the team, and briefly describe the York University space engineering program. Both of the rovers are described with evaluations of each major component and the resulting design changes. A general trend toward design modularity, purpose-driven customizations, and better critical thinking in the design process is evident as the team gains experience. Also, the value of this project as an educational medium is evaluated with respect to traditional classroom learning. Participating students from a wide range of disciplines gained real-world experience in both “hard” engineering skills such as mechanical and electronic design, fabrication, and testing, and “soft” skills such as project management, system-level thinking, creative problem solving, and interpersonal skills. Lessons learned from this include the necessity of good financial management, the importance of marketing and outreach, the use of short and simple development steps, and the need for comprehensive contingency planning. We conclude that the URC provided an inter-disciplinary, cooperative educational environment, and that student engineering projects such as this can provide “soft” skills through experiential education that are normally difficult to teach in the classroom.     

武器装备系统效能评估方法研究

系统效能是指在规定时间和条件下,满足特定任务要求的程度。目前许多机构对系统效能评估方法展开了深入研究,并取得了一定的研究成果。在简要介绍系统效能评估的基础上,重点综述了几种经典的和一些新兴的系统效能评估方法,如层次分析法AHP(Analytic Hierarchy Process)、ADC(Availability Dependability Capacity)分析法、系统效能分析法SEA(System Effectiveness Analysis)和支持向量机评估法;阐述的内容包括方法的基本思想、主要步骤、应用场景、研究进展及其相应的改进,分析了每种方法的优势与不足,以及应用中需注意的问题,对后期如何进行效能评估以及采用何种效能评估方法具有一定的指导作用。     

月球车驱动轮在模拟月壤上的沉陷特性实验分析

车轮沉陷量是影响月球车通过性能的关键因素之一。文章用一种月球车的刚性车轮在模拟月壤上进行了以不同滑转率滚动的沉陷量测试实验;根据模拟月壤的加载和重复加载力学特性模型,探讨了车轮首次通过和重复通过的沉陷量的计算方法,计算结果与测量值的差小于8%;进一步分析了等重的两轴和三轴月球车的后轮沉陷量。     

勇气号和机遇号火星车定位方法评述

评述了应用于勇气号和机遇号火星车的无线电测控定位、航迹推算、太阳图像确定方位角、视觉测程、光束法平差定位、地面影像与高分辨率卫星影像对比等多种定位方法,分析了其精度、适用范围、进一步发展的潜力等,对中国探月二期工程以及以后的火星探测工程中的探测车定位具南谙餐作昂：     

行星表面巡视探测器遥操作技术研究

行星表面巡视探测器的遥操作,是整个行星遥科学探测过程的重要组成部分。文章首先对遥操作的基本概念和行星表面巡视探测器遥操作的基本特性做了初步的分析,然后对成功发射到月球和火星表面并进行巡视探测的8个巡视探测器进行了归纳与总结,最后对行星表面巡视探测器的遥操作技术进行了总结与展望,并建议在我国首次登陆的月面巡视探测器上采用以遥操作为主,同时设置遥操作加半自主的操作模式。     

火星着陆器地形测图技术研究

分析了勇气号、机遇号、好奇心号火星漫游车和凤凰号火星着陆器的测图遥感器性能、数据处理技术和火星地形测图产品;提出了火星地形测图未来发展的一些趋势,如遥感器向高分辨率、立体彩色遥感器的方向发展,数字立体摄影测量技术和光倾斜测量技术及激光测高技术将更加紧密融合并相互补充,正在由单一的测图产品向多种数字产品发展,测图产品的精度也在大幅度提高。     

火星车在松软地面上的蠕动步态研究

蠕动步态是解决火星车在火星松软表面行走或爬坡困难时提高牵引力的有效方法,合理设置蠕动步态对充分发挥火星车在松软地表上的移动性能至关重要。文章将Bekker等人的轮地力学理论用于整车蠕动步态的受力分析,通过建立火星车的运动学模型,分析关节的运动关系,得到蠕动步态的协调运动方案,并通过原理样机试验对该方案的作用效果进行验证,为主动悬架蠕动步态的轮速配合给出了合理的建议。     

火星精确着陆制导问题分析与展望

美国火星科学实验室(MSL)任务成功将“好奇”号火星车着陆到火星表面,开创了火星精确着陆探测的新局面。以MSL着陆任务为典型代表,分析了目前火星着陆探测进入、下降和着陆（Entry, Descent and Landing, EDL）过程的制导方案及制导系统的发展趋势。以在火星高海拔、复杂地形区域定点着陆为潜在工程目标,归纳了火星EDL过程面临的制导主要问题。根据未来制导系统自主性和自适应性的技术需求及潜在工程任务制导面临的问题,提出了火星EDL制导方面需要解决的关键技术,并对其在未来工程中的应用潜力进行了展望。     

月面巡视探测器外场试验方法

首先对以Apollo月球车、MER火星车为代表的国外巡视探测器的研制试验进行调研,对它们的外场试验目的、试验工况的设置、外场选址的技术考虑进行了分析总结,认为外场试验对巡视探测器工作过程、遥操作过程的综合验证具有重要的意义,在实现对巡视探测器移动、导航能力考核的同时,还可以验证地面系统,训练操作人员;然后结合月面巡视探测器的任务特点,对其外场试验的目的和内容、外场选址要求、试验工况等进行研究;最后介绍了外场试验方法及任务规划试验、过夜停靠点试验、短距离移动探测试验、任务过程综合演练等4类试验的结果。