载人月面着陆地形障碍探测与规避方案研究

月面地形障碍是影响载人着陆安全的关键因素之一,可能引起着陆器倾斜、结构损坏甚至倾覆。载人月面着陆除在总体任务规划时要选取平坦安全的着陆区外,还要进行实时在线的地形探测和障碍规避。文章对“阿波罗”计划和“星座”计划中的月面着陆飞行方案和飞行器进行调研,分析了载人月面着陆避障的任务要求和技术特点;结合着陆飞行任务,提出考虑避障的飞行方案,分为高速运动中的粗避障和接近悬停后的精避障两个阶段;考虑月面着陆飞行状态以及光照、月尘等外部环境,设计载人月面着陆时由激光高度计、多普勒激光雷达以及闪光激光雷达组成避障敏感器系统;提出载人避障机动方案,采用接近段中制导目标调整、机动段六自由度控制以及缓速下降段滚动姿态机动等方法,并引入了航天员目测以检查月面地形障碍、选择月面着陆点以及手控进行终端避障机动控制。     

天问一号着陆器双目视觉避障技术

对天问一号双目视觉避障技术的组成、方案及原理进行了介绍,通过图像障碍识别和双目立体地形感知完成天问一号降落过程中的安全着陆点自动选取.通过高分辨率双目匹配和亚像素插值处理,提高远距离双目测量精度;在计算资源严格受限的条件下,采用FPGA作为硬件加速平台,通过功能模块的并行化和流水线设计,提高计算视差和三维信息的速度;为...     

一种基于单目视觉的自主机器人导航控制方法

首先对单目视觉获得的原始图像进行图像校正处理,利用边界判据函数分割获得可行区域,得到障碍物位置信息,然后在可行区域中根据障碍物位置分段给出机器人导航控制边界,最后采用拟合曲线模型得到前进路径曲线。试验表明,该算法有效稳定,可实时获取可行区域并实现移动机器人自主避障功能。     

一种提高UDP可靠性的数据传输方法研究

针对传统的UDP协议数据传输效率高但可靠性差的特点,提出了一种基于分区确认的分包与重组方法,使用自适应拥塞控制机制,并提出乘性增加减性减少（multiplicative increase reduced decrease,MIRD）算法对超时间隔进行处理,实现了音频数据的实时可靠传输,满足了特定场合下大量数据的传输实时性强和可靠性高的要求,提高了带宽利用的公平性和稳定性,拓展了UDP协议的使用范围。实验验证了该方法的可行性．音频数据传输的可靠性得到了提高。     

一种基于ECN概率标记的流量控制算法

提出了一种基于用户效用函数的网络流量模型,把网络拥塞控制问题转化为求解网络流量模型的最优化问题,并且给出了求最优解的对偶梯度投影算法.算法的核心思想是:源选择传输速率使得它的网络利益最大,而链路调整拥塞价格来适应源的决定.为了在IP网络中实现此算法,在路由器中以概率标记显式拥塞指示ECN(Explicit Congestion Notification)中的拥塞预警CE(Congestion Experienced)比特来传输网络拥塞信息,使用IP分组头中的生命域TTL(Time-To-Live)估计分组传输路径中链路的位置信息.通过计算机模拟验证了算法的收敛性和准确性.      

滑移铰空间机器人基于分级Lyapunov方法的避障碍非完整运动规划

基于分级Lyapunov方法,讨论了载体姿态与位置均不受控制的滑移铰空间机器人末端运动轨迹的避障碍运动学规划问题．首先以系统动量矩守恒关系及运动Jacobi关系为基础,建立了控制设计所需的系统状态方程及控制输出方程．此后,在Lyapunov函数的选取上采取分两级采取的方式,即初级Lyapunov函数确保滑移铰空间机器人的末端抓手从初始位置运动到指定的终点位置,次级Lyapunov函数则确保末端抓手避开工作空间中的障碍区域;两级合成则使空间机器人的末端抓手既实现了指定的位置移动又避开了障碍区域．系统数值仿真,证明了方法的有效性．     

基于CCD着陆相机的行星软着陆岩石检测与规避方法

 提出了一种基于CCD相机的行星软着陆岩石检测与规避方法。首先,利用多分辨率分析方法对着陆区图像进行快速处理,根据着陆区的光照特性检测出着陆区的岩石,针对着陆过程的时间需求,多灰度阈值分割方法被采用;其次,基于无监督聚类算法对着陆区的岩石进行识别并标记,构建着陆区岩石分布的拓扑图;再次,利用激光测距仪得到的高度信息和着陆相机的参数,计算着陆区岩石拓扑图的实际危险区域面积,从而根据着陆器的需求安全范围和探测任务需要,利用安全着陆点的螺旋式搜索方法选择具有冗余度的安全着陆点;最后,建立着陆器安全规避策略,制导控制着陆器进行安全着陆,通过对安装侧向发动机和利用万向节调节推力方向的主发动机两种情况的仿真,实验结果令人满意。     

基于相对轨道要素的航天器相对运动碰撞分析

采用基于相对轨道要素的方法,建立了计算碰撺概率的数学模型.在二体圆轨道条件下,推导验证了与基于Clohessy-wiltshire(C-W)方程的碰撞模型的等价关系,并解决了C-W方程存在的若干问题.在航天器近距离相对运动构型设计中提出了基于相对轨道要素的碰撞分析方法,突出了相对轨道要素在构型设计以及碰撞分析中的作用....     

星际着陆自主障碍检测与规避技术

 为了在具有科学价值的复杂地形区域实现安全着陆,未来的星际着陆器必须具备自主障碍检测与规避的能力。从星际着陆导航传感器技术、自主障碍检测方法和自主障碍规避技术3个方面出发,对星际着陆自主障碍检测与规避技术进行较全面的分析和总结。首先,对适用于星际着陆自主障碍检测的各种主动式和被动式传感器的工作原理、优缺点进行较深入的阐述;接着,基于不同传感器的测量信息,对各种自主障碍检测方法的障碍检测能力、优缺点进行较详细的对比分析;然后,基于多信息融合的自主障碍检测方法,对安全着陆点选择的原则进行阐述;最后,对星际着陆自主障碍规避流程和适用于星际着陆自主障碍规避的制导控制方法进行较系统的总结。     

编队卫星队形重构防碰撞最优轨迹规划

 针对编队卫星队形重构的轨迹规划问题,提出了直接配置混合整数线性规划(DCMILP)方法。首先将卫星编队飞行问题进行简化,整个过程使用线性化描述;继而将三阶Simpson方法扩展至编队卫星的队形重构过程中,将各卫星的状态量和控制量在各节点处离散化;然后根据目标函数及碰撞规避问题等各种约束条件,将整个过程转化为混合整数线性规划问题,从而可以找到该非凸问题的全局最优解。最后,通过对三维和二维两组编队卫星队形重构进行仿真,由结果可以看出,与传统方法相比该方法快速有效,能够满足实时性的要求,使得卫星编队的自主运行成为可能。