中国“红”——中国人膜拜的颜色

红色是中华民族群体的神祗崇拜色彩,由四万年前山顶洞人在死者身旁洒矿物质的红粉,祈愿灵魂不死生命永生开始,流传至今。红色作为生命象征的神祗崇拜,源于对大自然的太阳崇拜、火的崇拜和对人类自身生命象征的热血的认识。红色更是人的本原的、在母体中的颜色,长夜漫漫红日东升万物复苏,有红太阳,有火焰,有热血,就有生命,就有万物。红色是中国人心目中镇邪的色彩,一切威胁生命生存的妖魔鬼怪都怕红色;红色更是生命的象征,是人们对生命的祈盼。     

3D-Aided-Analysis Tool for Lunar Rover

3D-Aided-Analysis Tool （3DAAT） which is a virtual reality system is built up in this paper. 3DAAT is integrated with kinematics and dynamics model of rover as well as real lunar surface terrain mode. Methods of modeling which are proposed in this paper include constructing lunar surface, constructing 3D model of lander and rover, building up kinematic model of rover body. Photogrammetry technique and the remote sensing information are used to generate the terrain model of lunar surface. According to the implementation result, 3DAAT is an effective assist system for making exploration plan and analyzing the status of rover.     

改进的月球返回再入制导律

月球返回舱高速返回地球,再入动能非常大,使得月球返回舱的再入制导精度难于得到保证.采用传统的制导方法很难同时满足精度、航程、过载和热量等要求.针对以上不足,为了设计一种安全、有效且适合大范围航程的再入制导律,结合解析预测制导和数值预测制导的优点,设计了一种改进的月球返回再入制导律.具体方法是在阿波罗解析制导方法的基础上,通过在上升段和弹道段使用数值预测校正算法(NPC)提高了纵程能力.又将决策权提前至初始滚转段,并采用变化的常值阻力加速度.仿真结果表明,改进设计的制导律提高了航程能力和落点精度,降低了过载和总热量,使动态性能得到改善,改进方法可为月球返回再入制导优化设计提供依据.     

行为控制月球车路径规划技术

提出了一种新的路径规划方法即自主行为路径规划方法.该方法能够自动构造大范围 自然环境下与路径规划任务相关的一类拓扑结构,从而大大地提高自然环境下月球车路径规划 速度.该方法在Tangent-Bug切线法基础上引入一组自适应行为来构造切线拓扑图,它是人工 路径规划行为的模仿,克服了计算几何路径规划方法非线性计算时间的不足.文中给出了相关 定义、定理、算法及真实环境下的仿真结果.     

基于月球摄动下的晕轨道的稳定性保持

基于圆限制性三体问题理论,结合晕轨道的摄动因素,建立了月球摄动下的晕轨道的状态方程,利用Ming Xin提出的非线性系统的theta-D次优控制技术,对月球摄动下的晕轨道进行控制方案设计,并进行了仿真,结果表明该方法对于晕轨道有较好的控制效果。     

月球巡视探测器定位技术研究

介绍了月球巡视探测器进行定位的目的及意义．通过对月球探测环境的综合分析,界定了月球环境下探测机器人进行导航定位的相应局限性．对当前国内国际可用的星际探测机器人的定位算法进行了研究,对其中的定位技术进行了归类总结,通过相关文献分析对其中关键算法的可用性、可靠性与自主性进行了评定．最后指出了目前月球巡视探测器定位算法研究中的难点及存在的问题．     

月表光度模型研究进展

月表光度模型是描述月表辐亮度随光照观测几何变化的函数模型,主要应用于月表图像及光谱数据光度校正过程中,消除光照观测几何对月表图像及光谱数据的影响,在月表图像镶嵌、月表矿物识别与反演、月表物理参数反演以及月表光度异常区研究等方面有重要的应用意义。美国LRO多角度月表光谱数据以及我国CE\|3号月表就位光谱数据的获取促进了月表光度模型的应用研究。首先系统地总结了目前国际上主要的光度模型,并分析几类模型的适用性,然后在总结其应用存在的关键问题基础上探讨了未来的研究趋势:①针对不同的应用目标数据采用不同的光度模型和校正方法,开展月表光度模型适用性和比较研究;②在现有的月表多角度光谱数据有限情况下,研究月表分区以及校正标准角问题,从而提高校正准确率;③在此后的月球与深空探测任务设计时,考虑获取更丰富的月表多角度光谱数据,促进光度模型的研究,从而更好地研究月表物理和光度特性。     

基于序列图像的月球着陆定位计算方法研究

针对月球着陆器计算机视觉着陆点定位系统的需求,提出了一种基于图像序列的月球着陆器着陆点定位计算方法。该方法以SURF(Speeded Up Robust Features)图像特征点提取算法为基础,通过最小二乘法迭代逐步消除误匹配点对,最后计算得到着陆器着陆时所拍摄的图像在有经纬度坐标的月面图像中的位置,并对着陆点误差进行分析以达到精确定位着陆点的目的。仿真实验使用两种月面仿真图像序列,结果表明该方法匹配准确度和稳定性较高,可以达到工程应用要求。     

基于ArcIMS的月球探测信息系统

针对月球探测过程中数据资料的发布和共享问题,分析了建立B/S体系构架的月球探测信息系统的必要性和优点,设计并开发了基于ArcIMS的月球探测信息系统,实现了查询、缓冲、专题分类图等功能,满足了"嫦娥"卫星数据的共享和可视化发布需要,重点对基于JavaScript的ArcXML语言和ArcXML语言下的请求响应模型关键技术和难点进行了探讨研究.     

虹湾地区月面撞击坑自动提取

撞击坑作为一种重要的特征,应用于行星探测活动中.在嫦娥工程二期中,月球虹湾地区撞击坑的位置信息,能够为嫦娥3号的降落任务提供必要数据支持,为准确识别位置信息,提出了一种撞击坑自动提取的方法,通过计算模板图像和目标图像的局部可控核函数进而提取特征,根据余弦相似性矩阵确定目标图像中撞击坑的位置.改进方法不需要训练过程,且具有较强的抗噪性.实验采用嫦娥二号获取的虹湾地区的两幅影像进行测试,验证了算法的有效性;并且在对加入噪声的图像进行了处理,算法仍获得了较好的识别效果,准确地提取可分辨的撞击坑,为嫦娥3号的安全降落提供可靠的数据.     

登月软着陆轨道优化算法研究

月球软着陆轨道优化是月球探测中的关键技术之一,研究了基于燃料最优的定常推力月球探测器软着陆轨道优化问题.在优化算法中,首先对软着陆轨道动力学方程做归一化处理,经过将软着陆轨道离散化,应用函数逼近法拟合推力控制角,从而将轨道优化问题转化为参数优化问题,最后设计了蛙跳算法作为搜索优化方法.仿真结果表明设计的轨道较好地满足了所要求的约束条件,同时蛙跳算法具有很高的优化精度,并且应用比较简便,可以应用于登月软着陆的轨道优化设计任务.     

月球软着陆轨道快速优化

月球软着陆轨道是登月飞行器下降到月球表面轨道中很重要一段的轨道,为了实现飞行器自主软着陆,需要进行快速轨道优化设计.文中根据软着陆轨道的特征和优化算法的特点,对软着陆轨道状态方程做合理的简化处理,优化计算量减少,且更适合优化数值解法求解.在此基础上,使用乘子法处理软着陆终端约束条件,然后利用共轭梯度法求解软着陆轨道.在不同初始条件和终端约束条件下,计算机时小于3秒.仿真结果验证该算法具有收敛速度快、对初始控制量不敏感等优点,易于工程实现.     

梯度约束SFS的月面地形重构

目的 解决月面着陆器在下降过程中可能得不到足够的匹配点进行着陆区地形恢复的问题。方法 基于特征边缘线梯度比例约束的明暗恢复形状（shape from shading）算法。首先以Lommel-Seeliger模型模拟月表反射情况,建立辐照度方程;然后以地形特征边缘提取结果为基础,经过最小二乘拟合与表面光滑模型约束后,演化得到剩余影像点的梯度比例因子,实现对辐照度方程的正则化约束。结果 经过测试得到模拟影像的平均相对恢复精度可以达到-0.199,真实影像月面可以达到0.051和0.022。结论 本文算法能够有效地进行3维地形恢复,且恢复精度优于经典SFS算法中对实际地形恢复效果最好的Tsai算法。     

月面环境下的惯性导航模型研究

通过分析月面环境的特殊性,在地面惯性导航系统理论体系的基础上,运用哥氏定理对月面环境下的惯性导航模型进行了系统研究;完成了惯性导航方程的建立及证明、系统误差、速度误差的分析及模型的推导;所研究的模型弥补了以往月面导航侧重导航方法的实现而对惯性导航理论重视不够的不足.     

一种月球车的环境重建方法

根据对月球车双目立体视觉系统及其工作环境的分析,提出了一种基于相机离线标定和区域生长的稠密匹配相结合的月球车环境重建方法,通过相机离线标定、极线校正和基于区域生长的立体匹配,得到月球车漫游环境的重构地图;首先,与常用的相机标定方法相比,基于OpenCV的相机离线标定在得到可靠的相机参数的同时,减少了三维重建的时间,提高了实时性;其次,通过极线校正和改进的区域生长立体匹配方法可以快速的得到稠密的月球车的环境深度图;实验结果证明了该方法的有效性。     

基于规范化特征的月球撞击坑探测方法

提出用多阀值分类和属性形态学对月球图像进行层次性和选择性预处理,使高对比阴阳月牙对和低灰度弱边界椭圆形撞击坑具备基本规范和稳定的Haar和PHOG特征。文中探讨了这些预处理方法对局部区域的小波Haar特征和塔式梯度方向直方 图PHOG特征的稳定性的影响与作用,然后研究了AdaBoost和SVM这两种分类算法在月球撞击坑探测中的作用,并研究了将Haar和PHOG特征与daBoost和SVM相结合对撞击坑候选区域进行精确和高效定位的集成方法。结果表明利用属性形态学的柔性结构滤波和分类方法的集成应用能够使撞击坑的识别率较传统方法提高2%~5%。     

基于视觉的月球车车轮沉陷量测量

提出了一种新的基于视觉的月球车车轮沉陷量的测量方法;算法首先通过分析图像车轮置信区域得到用于图像二值化的上下阈值;然后通过背影与车轮的灰度差异确定二值化图像中的车轮区域。得到区域坐标,依据视觉成像理论将区域坐标规范化,消除由于相机坐标系与车轮坐标系间存在的旋转和平移造成的车轮图像扭曲变形;最后依据车轮规范化坐标计算出车轮沉陷量;仿真结果表明该算法是正确和有效的,并且算法不受光照条件的影响,同时具有较低的计算复杂度。     

Evolution of a Prototype Lunar Rover: Addition of Laser-Based Hazard Detection, and Results from Field Trials in Lunar Analog Terrain

This paper presents the results of field trials of a prototype lunar rover traveling over natural terrain under safeguarded teleoperation control. Both the rover and the safeguarding approach have been used in previous work. The original contributions of this paper are the development and integration of a laser hazard detection system, and extensive field testing of the overall system. The laser system, which complements an existing stereo vision system, is based on a line-scanning laser ranger viewing the area 1 meter in front of the rover. The laser system has demonstrated excellent performance: zero misses and few false alarms operating at 4 Hz. The overall safeguarding system guided the rover 43 km over lunar analogue terrain with 0.8 failures per kilometer.