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基于Inception网络的好奇号火星车地面标样LIBS光谱定量建模 认领
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作者 张乐豪 张立 +4 位作者 武中臣 张承进 凌宗成 韩凉 曹学强 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期52-60,共9页
传统的多变量分析方法是LIBS定量建模的主要手段,但光谱的输入维度较高,很多算法需要提前对光谱进行降维或特征谱线提取,导致部分信息丢失,影响准确率.针对该问题,本文引入以深度卷积神经网络Inception为基础的定量建模方法,算法设计时... 传统的多变量分析方法是LIBS定量建模的主要手段,但光谱的输入维度较高,很多算法需要提前对光谱进行降维或特征谱线提取,导致部分信息丢失,影响准确率.针对该问题,本文引入以深度卷积神经网络Inception为基础的定量建模方法,算法设计时将原有常规的2D卷积网络改造为1D卷积网络以实现光谱信息的全谱输入和特征提取.该方法不仅不需要对原始光谱的降维操作,且其他的预处理如滤波等操作亦可以省略.经多次实验,训练次数为2 000次时具有较好的预测结果,同时并不会出现明显的过拟合现象.此时其平均决定系数(R2)为0.957 9,其均方根误差相比多元线性回归方法平均降低了61.69%,与深度学习方法 AlexNet对比也获得较好结果. 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 Inception网络 火星车 定量分析
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太阳敏感器辅助的分布式EKF-SLAM火星车自主导航方法 认领
2
作者 裴福俊 严鸿 朱明君 《深空探测学报》 2020年第2期191-196,共6页
针对已有的SLAM算法在实时性和准确性方面无法满足火星车自主导航实际需求的问题,提出了一种基于航向辅助的分布式EKF-SLAM算法来实现火星车的自主导航定位。该方法利用双轴模拟式太阳敏感器获取太阳方位角,进而解算出火星车的航向信息... 针对已有的SLAM算法在实时性和准确性方面无法满足火星车自主导航实际需求的问题,提出了一种基于航向辅助的分布式EKF-SLAM算法来实现火星车的自主导航定位。该方法利用双轴模拟式太阳敏感器获取太阳方位角,进而解算出火星车的航向信息并加入到SLAM的各子系统,从而构建了航向辅助的分布式SLAM系统模型,并采用联邦EKF实现分布式SLAM系统的状态估计,最终构建整体的天文航向辅助的分布式EKF-SLAM系统。最后,利用装载太阳敏感器的移动机器人在户外进行实验,实验对比结果证明了所提出算法的估计精度与有效性。 展开更多
关键词 火星车 分布式SLAM 航向辅助 太阳敏感器
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火星车避障相机光学设计 认领
3
作者 曹振 张永久 +1 位作者 叶葳 赵晓雨 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期96-100,共5页
火星车避障相机设计不仅要在优化阶段尽可能减小残余像差,还必须考虑各类约束条件和制造公差。在考虑可制造性约束的情况下,采用4片分离的球面透镜,优化设计了F数15、物方视场角180°的避障相机。为了获得更优的像面照度一致性和成... 火星车避障相机设计不仅要在优化阶段尽可能减小残余像差,还必须考虑各类约束条件和制造公差。在考虑可制造性约束的情况下,采用4片分离的球面透镜,优化设计了F数15、物方视场角180°的避障相机。为了获得更优的像面照度一致性和成像质量,在初始结构基础上额外引入透镜,增加了系统优化自由度同时降低了像面上的光线入射角度。在光学系统优化时,将光学系统形态参数作为约束条件以推动停滞的优化过程,最终获得了接近衍射分辨极限的成像质量。在此基础上,分析了避障相机光学系统的制造公差。设计结果显示,相机的成像质量能够满足火星车探测和避障需求,其光学结构具有良好的可制造性。 展开更多
关键词 火星车 避障相机 光学设计 形态参数
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火星车行驶环境研究综述 认领 被引量:2
4
作者 赵静 魏世民 +1 位作者 唐玲 危清清 《载人航天》 CSCD 北大核心 2019年第2期256-264,共9页
参考国内外火星环境的研究结果,总结了火星地形地貌基于陨石撞击以及火山喷发的特征以及形成原因;对火星车行驶性能影响较大的土壤、岩石等通过对比的方法进行力学特征及物理特性的分析;提出了模拟火星土壤、石块以及坡度等的重要参数... 参考国内外火星环境的研究结果,总结了火星地形地貌基于陨石撞击以及火山喷发的特征以及形成原因;对火星车行驶性能影响较大的土壤、岩石等通过对比的方法进行力学特征及物理特性的分析;提出了模拟火星土壤、石块以及坡度等的重要参数以及模拟火星车行驶环境的可行性设计方案,可为我国火星车系统设计、火星探测器性能试验、火星环境模拟等提供技术依据与参考。 展开更多
关键词 火星地形地貌 火星车 火星土壤力学特征 火星环境模拟
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火星车定向天线自主对地指向规划方法 认领
5
作者 彭松 贾阳 +3 位作者 隆昌宇 陈百超 朱玛 张建利 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2019年第2期30-35,共6页
针对火星车的2自由度定向天线,结合在轨约束条件和对地数传需求,提出一种基于解析星历的器上自主对地指向规划算法。首先给出火星和地球的相对方位、信号传输时延和空间交会的解析计算公式,摆脱了复杂的星历表模型,使得器上计算机运行... 针对火星车的2自由度定向天线,结合在轨约束条件和对地数传需求,提出一种基于解析星历的器上自主对地指向规划算法。首先给出火星和地球的相对方位、信号传输时延和空间交会的解析计算公式,摆脱了复杂的星历表模型,使得器上计算机运行更加高效;在此基础上根据火星车位置和姿态、定向天线安装矩阵,计算定向天线的转角,并给出天线转轴运动控制策略,使其实时自主跟踪地球,建立稳定运行的通信链路。通过仿真对解析星历计算结果进行检验,并在室内试验场对天线自主跟踪结果进行验证,仿真和试验结果表明该方法合理可行,指向精度满足使用要求。此方法解决了大时延下火星车定向天线对地球的指向和跟踪问题,将会应用至我国的首个火星车上。 展开更多
关键词 火星车 天线指向 解析星历 自主跟踪
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基于能量约束的火星车路径规划研究 认领
6
作者 刘涛 唐玲 +1 位作者 袁宝峰 魏世民 《北京邮电大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期107-112,共6页
针对火星车在火星行驶过程中存在的能量消耗过多等问题,提出了一种基于能量约束的路径规划算法.首先,考虑火星车克服重力做功以及驱动机构内部损耗等因素,推导出火星车的运动能量消耗函数,并求解其最小值,构建能量带权图;然后通过迪杰... 针对火星车在火星行驶过程中存在的能量消耗过多等问题,提出了一种基于能量约束的路径规划算法.首先,考虑火星车克服重力做功以及驱动机构内部损耗等因素,推导出火星车的运动能量消耗函数,并求解其最小值,构建能量带权图;然后通过迪杰斯特拉算法,计算得到火星车能量带权图的能量消耗最小路径,并使用五次多项式插值拟合的方法实现火星车的行驶轨迹规划;最后,采用Adams软件建立火星典型地形和火星车动力学模型,采用Matlab/Simulink软件搭建火星车控制器模型,对火星车在典型地形中的行驶过程进行动力学与控制联合仿真实验,验证了所提路径规划算法的效果.结果表明,相对于传统的避障路径规划算法,所提算法使火星车能量消耗减少了15%以上,可有效提高火星车的能量利用效率. 展开更多
关键词 火星车 运动学 能量消耗 路径规划
一种主动悬架式火星车稳定裕度优化控制策略 认领
7
作者 唐玲 刘涛 +1 位作者 李德伦 魏世民 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1348-1357,共10页
针对火星车在非结构化环境下行驶存在的稳定性不足而导致倾覆的风险,提出针对一种六轮主动悬架式火星车的稳定裕度优化控制方法。首先,考虑了火星车悬架机构调整过程中车轮与接触地面滑移和侧倾等运动关系,建立和完善了六轮主动悬架式... 针对火星车在非结构化环境下行驶存在的稳定性不足而导致倾覆的风险,提出针对一种六轮主动悬架式火星车的稳定裕度优化控制方法。首先,考虑了火星车悬架机构调整过程中车轮与接触地面滑移和侧倾等运动关系,建立和完善了六轮主动悬架式火星车行驶的运动学模型。然后,以火星车夹角调整机构角度为变量,推导火星车在非结构环境下的稳定裕度模型。之后,使用内点法求解火星车稳定裕度的最优解,并获得期望的夹角调整机构关节角度。在此基础上,对夹角调整机构的关节角度进行规划和控制,实现火星车悬架机构构型的调整,从而提高火星车在非结构化环境下行驶的稳定裕度。最后,对火星车稳定裕度优化控制策略的有效性进行仿真验证,结果表明,所提出的控制方法可有效提高火星车在非结构化环境下行驶的稳定裕度。 展开更多
关键词 火星车 主动悬架 运动学 稳定裕度 非结构化环境
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火星车有风热平衡试验环境模拟技术 认领
8
作者 高庆华 李鹏 +2 位作者 刘佳彬 金翠玲 王辰星 《航天器环境工程》 2019年第6期594-600,共7页
为了保证火星车在火星表面能够正常工作,需要在地面模拟火星表面的有风热环境,包括风速、风向、气体温度、气体成分和压力等,完成火星车在火星表面有风热环境下的热平衡试验。针对火星表面有风热环境特点,开展低压风速模拟、低压风速测... 为了保证火星车在火星表面能够正常工作,需要在地面模拟火星表面的有风热环境,包括风速、风向、气体温度、气体成分和压力等,完成火星车在火星表面有风热环境下的热平衡试验。针对火星表面有风热环境特点,开展低压风速模拟、低压风速测量、压力控制、温度控制等研究,利用现有的KM3E真空容器,在其内部增加特殊设计的风扇、导流装置、压力控制系统、气体温度控制系统、火星车姿态调整系统等,使KM3E具备火星表面有风热环境模拟条件。该模拟技术成功应用于火星车有风热平衡试验,充分验证了火星车热控系统设计,为火星车热分析模型提供了重要参考。 展开更多
关键词 火星车 风场 热平衡试验 风速模拟 风速测量
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火星车转移坡道柔顺性优化设计及动力学分析 认领
9
作者 唐玲 刘卫 +1 位作者 刘金生 危清清 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期501-507,共7页
对一种抽展式火星车转移坡道开展柔顺性优化设计和动力学分析。首先,分析火星车与存在异面角的坡道的挤压几何原理。然后,设计坡道的间隙机构和限位机构,并计算出机构关键设计参数的最优值,以自适应调整两侧坡道的距离,减小火星车与坡... 对一种抽展式火星车转移坡道开展柔顺性优化设计和动力学分析。首先,分析火星车与存在异面角的坡道的挤压几何原理。然后,设计坡道的间隙机构和限位机构,并计算出机构关键设计参数的最优值,以自适应调整两侧坡道的距离,减小火星车与坡道护栏之间的相互作用力。最后,对坡道下落过程和火星车在坡道上的行驶过程进行动力学仿真,验证坡道柔顺性优化设计的效果。结果表明:优化后的坡道柔顺性大幅提高,坡道可以自适应调整两侧的距离;使用优化后的坡道,可以有效降低火星车与坡道护栏的作用力,实现火星车在坡道上的安全行驶。 展开更多
关键词 火星车 坡道 柔顺性优化设计 动力学分析
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火星车低气压无风热环境模拟试验技术 认领 被引量:2
10
作者 李振伟 罗纪 +2 位作者 韩放 高庆华 王晶 《航天器环境工程》 2018年第4期382-387,共6页
为模拟火星车工作时所处大温差、低气压环境,文章以自主研制的调温热沉系统和压力控制系统为依托,实现试验容器热沉系统温度在-135~27℃间任意快速调节,均匀性优于±5℃;试验容器内气体压力控制值与目标压力值之差在±10Pa之内... 为模拟火星车工作时所处大温差、低气压环境,文章以自主研制的调温热沉系统和压力控制系统为依托,实现试验容器热沉系统温度在-135~27℃间任意快速调节,均匀性优于±5℃;试验容器内气体压力控制值与目标压力值之差在±10Pa之内。在国内首次完成无风环境下的火星车温控模拟舱验证试验,为火星车热分析模型修正以及后续火星车有风热环境试验提供了参考。 展开更多
关键词 火星车 热环境 调温系统 压力控制 气体温度测量
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基于Vortex的火星车爬坡与行进间转向性能分析 认领 被引量:1
11
作者 许鹏 苏波 +2 位作者 江磊 刘兴杰 卢玉传 《车辆与动力技术》 2017年第1期11-14,37共5页
为实现对火星车整体性能的评估,完成对整车简化模型的初步性能分析,采用Vortex多体动力学系统建立整车机构动力学与轮壤力学模型,并对火星车在爬坡、行进间转向两种典型的工况下的车轮挂钩牵引力、车轮沉陷量、车轮滑转率、车轮法向力... 为实现对火星车整体性能的评估,完成对整车简化模型的初步性能分析,采用Vortex多体动力学系统建立整车机构动力学与轮壤力学模型,并对火星车在爬坡、行进间转向两种典型的工况下的车轮挂钩牵引力、车轮沉陷量、车轮滑转率、车轮法向力等性能参数进行了仿真和评估,其结果可为样机的研制提供重要的参考依据. 展开更多
关键词 火星车 轮壤力学 机构动力学 移动性能 VORTEX
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惯性/视觉组合导航在不同应用场景的发展 认领 被引量:3
12
作者 李丰阳 贾学东 董明 《导航定位学报》 2016年第4期30-35,共6页
针对惯性导航难以满足长时高精度的需求问题,提出利用视觉导航对相对导航信息敏感、精度随距离减少而提高的特点,来弥补惯性导航在水下、深空等封闭或复杂环境下的不足:根据地面、空中、水下和深空4种不同的应用场景,归纳惯性/视觉组... 针对惯性导航难以满足长时高精度的需求问题,提出利用视觉导航对相对导航信息敏感、精度随距离减少而提高的特点,来弥补惯性导航在水下、深空等封闭或复杂环境下的不足:根据地面、空中、水下和深空4种不同的应用场景,归纳惯性/视觉组合导航的发展现状;并对不同应用环境对惯性/视觉组合导航系统的需求和指标进行比较;最后展望惯性/视觉组合导航的发展趋势。 展开更多
关键词 视觉导航 惯性导航 组合导航 联合精确空投系统 火星探测器
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一种火星车移动系统的设计与实现 认领
13
作者 宗魏 肖杰 +1 位作者 丁亮亮 杨晓青 《河南科技大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2016年第4期15-19,共5页
针对火星车系统构型、车轮和驱动关节展开了优化设计,建成通过能力较强的新型移动系统。通过单轮台架试验和整车性能试验,验证了新型火星车移动系统在行进、爬坡、越障和蠕动能力方面均能满足使用的要求。
关键词 火星车 移动系统 设计与分析
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火星车绝对定位方法选择 认领 被引量:1
14
作者 彭松 贾阳 陈百超 《深空探测学报》 2016年第2期140-144,共5页
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... 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. 展开更多
关键词 火星车 绝对定位 无线电测控 图像匹配 位置圆
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火星巡视器鼓形车轮仿生设计与性能分析 认领 被引量:2
15
作者 张锐 吉巧丽 +1 位作者 杨明明 李建桥 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期311-316,共6页
以善于沙地奔跑的鸵鸟的二趾足为仿生原型,利用工程仿生学原理,设计一种高通过性的仿生越沙鼓形轮面车轮。以与火星壤近似的松软沙土为试验材料,利用车轮-土壤土槽测试系统,以轮辙、挂钩牵引力和沉陷量为试验指标,对仿生鼓形轮面车轮和... 以善于沙地奔跑的鸵鸟的二趾足为仿生原型,利用工程仿生学原理,设计一种高通过性的仿生越沙鼓形轮面车轮。以与火星壤近似的松软沙土为试验材料,利用车轮-土壤土槽测试系统,以轮辙、挂钩牵引力和沉陷量为试验指标,对仿生鼓形轮面车轮和普通轮面车轮的通过性能进行了对比分析。结果表明,当滑转率超过0.85时,普通鼓形轮面比仿生鼓形轮面轮辙的堆积现象明显,并且出现明显打滑空转现象。在相同试验条件下,当滑转率小于0.42时,普通鼓形轮面车轮的挂钩牵引力稍大于仿生鼓形轮面车轮,当滑转率大于0.42时,仿生鼓形轮面车轮的挂钩牵引力明显大于普通鼓形轮面车轮。仿生鼓形轮面车轮和普通鼓形轮面车轮的最大挂钩牵引力分别为11.6N和2.6 N。滑转率对于普通鼓形轮面车轮的沉陷量影响较小,沉陷量基本保持在约35 mm,而随着滑转率的增大,仿生鼓形轮面车轮沉陷量呈现缓慢增大趋势。 展开更多
关键词 火星巡视器 鼓形车轮 鸵鸟足 仿生轮面结构 牵引通过性
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火星移动智能体技术探讨 认领 被引量:1
16
作者 王琼 贾阳 +3 位作者 陶灼 吉龙 王昊予 赵蕾 《航天器工程》 北大核心 2015年第4期27-32,共6页
在火星表面巡视探测任务中,环境的复杂性、火地之间遥远的距离和探测器的安全性要求,决定了火星车必须具有较强的自主能力,自主实现环境感知、路径规划、科学探测、故障诊断等功能。移动智能体技术的发展和应用,为上述功能的更好实现提... 在火星表面巡视探测任务中,环境的复杂性、火地之间遥远的距离和探测器的安全性要求,决定了火星车必须具有较强的自主能力,自主实现环境感知、路径规划、科学探测、故障诊断等功能。移动智能体技术的发展和应用,为上述功能的更好实现提供了可能。文章通过对火星车自主能力的发展历程进行调研,结合当前我国巡视器技术的发展状况,从任务规划、能源管理、热控管理、通信管理等方面对火星移动智能体技术的应用需求进行了分析,提出了一种采用三层递阶式体系结构的解决方案框架,可为火星乃至其他地外天体移动智能体的技术实现提供参考。 展开更多
关键词 人工智能 移动智能体 火星车 火星环境 自主
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基于同波束VLBI的火星车测定位技术 认领 被引量:9
17
作者 刘庆会 吴亚军 +3 位作者 黄勇 贺庆宝 李培佳 郑鑫 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2015年第9期87-94,共8页
火星车的位置测定具有重要的工程意义和科学意义.本文针对火星车和轨道器的实际搭载能力,提出了利用轨道器的测距数据,以及火星车和轨道器的同波束VLBI观测数据开展火星车高精度测定位和轨道器测定轨的方法,给出了火星车和轨道器同波束V... 火星车的位置测定具有重要的工程意义和科学意义.本文针对火星车和轨道器的实际搭载能力,提出了利用轨道器的测距数据,以及火星车和轨道器的同波束VLBI观测数据开展火星车高精度测定位和轨道器测定轨的方法,给出了火星车和轨道器同波束VLBI差分相时延解算方法并分析了其测量误差.火星车和轨道器的联合定轨定位的仿真分析结果表明,利用弧段数小时的轨道器测距,以及火星车和轨道器的同波束VLBI差分相时延数据,有望实现误差数百米的火星车定位和误差数十米的轨道器定轨.这些研究成果对今后的火星探测工程有重要的应用价值. 展开更多
关键词 同波束VLBI 火星车 轨道器 测定轨 测定位
一种基于视觉的火星车自主导航方案设计 认领 被引量:3
18
作者 管叙军 王新龙 《航空兵器》 2015年第1期23-27,共5页
火星车的自主导航是其顺利完成火星探测任务的重要保障,是目前火星车需要亟待解决的关键技术之一。首先,对几种不同的视觉定位方法进行论述,分析了不同视觉定位方法的优缺点。然后,给出了天文导航系统的定姿原理。最后,根据惯性、视觉... 火星车的自主导航是其顺利完成火星探测任务的重要保障,是目前火星车需要亟待解决的关键技术之一。首先,对几种不同的视觉定位方法进行论述,分析了不同视觉定位方法的优缺点。然后,给出了天文导航系统的定姿原理。最后,根据惯性、视觉、天文三种导航系统各自的特点,设计了一种适用于火星车的惯性/视觉/天文自主组合导航方案,通过有机融合三种导航系统的信息,使该方案能够满足火星车在复杂环境下对长时间、远距离、高精度自主导航的要求。 展开更多
关键词 火星车 惯性导航 视觉导航 天文导航
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磁阻尼对火星探测器降落过程的动力学效应 认领
19
作者 洪波 赵华 《航天器环境工程》 2014年第6期599-604,共6页
火星稀薄的大气使得探测器再入火星时难以获得足够的减速阻力,为此,文章提出利用磁阻尼增加阻力的概念。高速再入的探测器与火星大气剧烈摩擦产生等离子体,利用探测器上的磁偶极场将等离子体捕获,同时在火星大气中形成一个“磁泡”... 火星稀薄的大气使得探测器再入火星时难以获得足够的减速阻力,为此,文章提出利用磁阻尼增加阻力的概念。高速再入的探测器与火星大气剧烈摩擦产生等离子体,利用探测器上的磁偶极场将等离子体捕获,同时在火星大气中形成一个“磁泡”区域并跟随探测器。由“磁泡”束缚的等离子体与来流的中性气体发生碰撞获得动量,又通过磁场作用将动量传递给探测器,从而使探测器获得一定的减速阻力。在磁阻尼的作用下,在同样的开伞高度探测器速度可降至更低,而低速开伞又可提高阻力伞打开的可靠性。因此,磁阻尼不仅可加快降低再入速度,而且还有助于提高探测器着陆火星的安全性。 展开更多
关键词 火星探测器 再入 磁阻尼 磁偶极场 等离子体
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Automated Rock Detection and Shape Analysis from Mars Rover Imagery and 3D Point Cloud Data 认领 被引量:1
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作者 邸凯昌 岳宗玉 +1 位作者 刘召芹 王树良 《地球科学学刊:英文版》 SCIE CAS CSCD 2013年第1期125-135,共11页
一个新面向对象的方法从火星漫游者数据为火星岩石的抽取被开发了。它基于火星漫游者形象和 3D 点云数据的联合。首先,火星漫游者拿的 Navcam 或 Pancam 图象与一个吝啬移动的算法被分割进同类的对象。然后,在分割的图象的目标被分类... 一个新面向对象的方法从火星漫游者数据为火星岩石的抽取被开发了。它基于火星漫游者形象和 3D 点云数据的联合。首先,火星漫游者拿的 Navcam 或 Pancam 图象与一个吝啬移动的算法被分割进同类的对象。然后,在分割的图象的目标被分类进小岩石候选人,岩石阴影,和大目标。岩石阴影和大目标被看作大岩石可以存在的在内的区域。在这些区域,大岩石候选人通过与 3D 点云数据适合的地面飞机被提取。小、大的岩石候选人被联合,获得最后的岩石抽取的 postprocessed 结果。岩石(角,圆,宽度,高度,和宽度高度比率) 的形状性质为随后的地质的研究被计算了。 展开更多
关键词 火星探测器 点云数据 形状分析 图像 三维 火星岩石 检测 候选人
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