火星無(wú)人機(jī)控制與自主導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，深空探測(cè)越來(lái)越受到各國(guó)的重視。各國(guó)空間探測(cè)技術(shù)的水平也直接影響其國(guó)際地位?；鹦鞘请x地球最近的最有可能存在生命的行星。因此，火星探測(cè)成為近年來(lái)國(guó)際深空探測(cè)的熱點(diǎn)問(wèn)題。利用無(wú)人機(jī)探測(cè)火星具有其它探測(cè)方法不具備的優(yōu)點(diǎn)，這使得火星無(wú)人機(jī)探測(cè)成為未來(lái)深空探測(cè)的發(fā)展方向之一。國(guó)外對(duì)火星無(wú)人機(jī)做了一些研究，但未見(jiàn)有成功試飛的報(bào)道。目前，國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)火星無(wú)人機(jī)相關(guān)的研究性文獻(xiàn)或報(bào)道。本文針對(duì)火星無(wú)人機(jī)及其探測(cè)飛行中的幾個(gè)關(guān)鍵

2、問(wèn)題做了一些研究和探討。
　　 本文首先描述了火星探測(cè)無(wú)人機(jī)的總體任務(wù)，研究了火星的飛行環(huán)境特點(diǎn)，比較了其與地球相關(guān)環(huán)境的差異，并分析了該差異對(duì)火星無(wú)人機(jī)相關(guān)研究的影響。在此基礎(chǔ)上，本文建立了火星無(wú)人機(jī)的縱向數(shù)學(xué)模型，并對(duì)該模型進(jìn)行了相關(guān)的氣動(dòng)特性分析。這些內(nèi)容將為今后對(duì)火星無(wú)人機(jī)導(dǎo)航和控制方法的研究提供平臺(tái)。
　　 其次，本文研究了探測(cè)無(wú)人機(jī)從出艙到平飛的整個(gè)過(guò)程特點(diǎn)，并根據(jù)上述模型，提出了火星無(wú)人機(jī)的切換控制方法，拉

3、起和平飛控制方法及總能量控制方法。由于火星無(wú)人機(jī)探測(cè)飛行的任務(wù)特點(diǎn)決定了它的一些控制動(dòng)作需要導(dǎo)航信號(hào)的觸發(fā)，同時(shí)火星無(wú)人機(jī)本身必須具備自主導(dǎo)航能力，因此，本文引入了對(duì)采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行探測(cè)無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航的相關(guān)研究。本文根據(jù)探測(cè)無(wú)人機(jī)的機(jī)載計(jì)算機(jī)的局限性及其探測(cè)飛行的特點(diǎn)，針對(duì)性地研究了視覺(jué)導(dǎo)航中的景象匹配問(wèn)題和機(jī)載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問(wèn)題，提出了火星無(wú)人機(jī)的快速圖像特征提取與景象匹配方案及其具體算法，并給出了相應(yīng)的機(jī)載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法。具體而言，本