巡視段。著陸之后巡視器在天體表面運(yùn)動(dòng),開(kāi)展各項(xiàng)科學(xué)探測(cè)活動(dòng)。這一階段,地面測(cè)控站的無(wú)線電信息時(shí)延大、覆蓋范圍有限,目標(biāo)天體表面環(huán)境復(fù)雜,該階段對(duì)長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)航系統(tǒng)的自主性、精確性和可靠性要求高,因此,通常采用組合導(dǎo)航的模式。可利用視覺(jué)里程計(jì)或立體視覺(jué)相機(jī),采集周?chē)h(huán)境圖像,通過(guò)圖像分析確定環(huán)境對(duì)象和巡視器的相對(duì)位置,并識(shí)別障礙物;慣性導(dǎo)航系統(tǒng)同時(shí)提供位置速度和姿態(tài),并通過(guò)天文敏感器測(cè)量一個(gè)天體的高度或頂距,可以獲得有關(guān)巡視器的地理位置。將這三者的信息進(jìn)行有效融合,就可以確定巡視器的導(dǎo)航參數(shù)。
2004年著陸火星的“勇氣號(hào)”就配備了完善的導(dǎo)航傳感器(如圖3所示),包括立體視覺(jué)相機(jī)、IMU、里程計(jì)和太陽(yáng)敏感器,用于巡視器的自主導(dǎo)航、路徑規(guī)劃以及障礙檢測(cè)。
深空探測(cè)是人類開(kāi)展航天活動(dòng)的重要內(nèi)容,也是我國(guó)太空戰(zhàn)略的重要組成部分。自主導(dǎo)航技術(shù)作為深空探測(cè)中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),是保障探測(cè)器安全、提高探測(cè)器精度、確保探測(cè)任務(wù)成功實(shí)施的重要因素。隨著中國(guó)深空探測(cè)活動(dòng)的不斷開(kāi)展,自主導(dǎo)航技術(shù)迎來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。以牛頓理論為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)導(dǎo)航觀測(cè)模型已難以滿足高精度觀測(cè)的要求,廣義相對(duì)論正在成為高精度大尺度時(shí)空計(jì)量的理論基礎(chǔ)。以基于X射線脈沖星的自主導(dǎo)航、視覺(jué)導(dǎo)航以及基于原子量子效應(yīng)的高精度慣性導(dǎo)航技術(shù)為代表的新型自主導(dǎo)航技術(shù)正在快速發(fā)展。因此,把握時(shí)機(jī),加快自主導(dǎo)航的研究步伐,攻破技術(shù)難點(diǎn),才能為我國(guó)深空探測(cè)事業(yè)做好技術(shù)儲(chǔ)備,全面提升我國(guó)太空力量,為走向太空奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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