在虛擬環(huán)境中月球車智能導航研究.pdf

1、隨著我國空間技術的不斷發(fā)展，登月探測已經列入了我國近期的宇航計劃中，月球車作為登月探測的先行者，對它的研究已經得到了國家重點科研項目支持。為了能夠在復雜月面環(huán)境下完成各種任務，月球車必須具有自主導航能力。本文對虛擬環(huán)境中月球車智能導航技術進行了深入系統(tǒng)的研究，提出了一些新的思想和方法。
　　主要包括如下幾個方面：
　　環(huán)境建模是月球車導航的關鍵問題，它是進行月球車路徑規(guī)劃的基礎。然而，隨著建模技術的快速發(fā)展，環(huán)境模型通常含有

2、巨大的數(shù)據(jù)量，這給環(huán)境模型的儲存、繪制與傳輸帶來了極大的不便，也對月球車自主導航的實時性提出了極大的挑戰(zhàn)。因此，建立環(huán)境模型時必須對模型進行簡化。基于上述考慮，本文提出了基于三角網(wǎng)格模型的地形生成算法，該算法利用邊折疊法進行簡化，采用數(shù)據(jù)預處理技術，避免了在內存緩沖器中存儲所有輸入網(wǎng)格模型的邊界三角形，降低了內存消耗，提高了月球車自主導航的實時性。仿真結果證明了該算法的可行性和有效性。
　　路徑規(guī)劃是月球車導航的核心任務，然而，復

3、雜的月面環(huán)境下月球車的路徑規(guī)劃問題在已有的工作中卻鮮有這方面的研究成果，因此，本文提出了一種基于遺傳算法的月球車智能路徑規(guī)劃算法，該算法對傳統(tǒng)遺傳算法進行了改進，提出了一種基于知識的自適應遺傳算法，通過把領域知識并入初始種群及自適應調整控制參數(shù)，克服了傳統(tǒng)遺傳算法的早熟收斂問題，提高了遺傳算法的效率；采用三角網(wǎng)格建立虛擬的月表地形環(huán)境模型，降低了內存消耗；同時，綜合考慮月面地形的可通行性、系統(tǒng)的不確定性、人的輔助性和運動的平滑性等問題，

4、設計路徑代價函數(shù)，保證了路徑規(guī)劃的安全性。仿真結果驗證了算法的有效性和實用性。
　　軌跡跟蹤控制是月球車運動控制的一個重要問題。軌跡跟蹤控制的第一步就是求解月球車動力學方程，然而，目前月球車動力學方程還僅限于用有限差分法進行數(shù)值求解，這會引起優(yōu)化收斂不恰當?shù)膯栴}。因此，本文提出了基于再生核理論的月球車軌跡跟蹤控制算法。該算法通過再生核的引入，在通常條件下給出了微分方程組解的解析表達式，保證了月球車動力學方程的求解精度，從而提高了月