月球車GNC理論研究及原型樣機(jī)研制.pdf

1、本工作報(bào)告介紹了月球車GNC理論研究與原理樣機(jī)研制的基本情況。同時(shí)，對(duì)博士后階段的相關(guān)工作進(jìn)行了說(shuō)明。 首先，對(duì)什么是月球車、月球車應(yīng)具備的哪些基本功能進(jìn)行了系統(tǒng)分析。在充分調(diào)研了國(guó)內(nèi)外月球車，特別是對(duì)月球車GNC系統(tǒng)研制特點(diǎn)與方法進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)與分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)月球車研制，提出月球車樣機(jī)研制的基本思路。系統(tǒng)分析了人類月球的探測(cè)過(guò)程及對(duì)月球的認(rèn)知過(guò)程，特別是對(duì)月球車巡游探測(cè)科學(xué)目標(biāo)及其對(duì)月球車的基本約束、月球探測(cè)測(cè)控系統(tǒng)、

2、月球環(huán)境對(duì)月球車的基本約束進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上確定了月球車GNC樣機(jī)研制的基本技術(shù)指標(biāo)，從而為月球車GNC樣機(jī)的研制提供了基本依據(jù)。 其次，為實(shí)現(xiàn)月球車GNC系統(tǒng)的基本技術(shù)指標(biāo)，提出月球車GNC樣機(jī)的基本概念及月球車樣機(jī)具體實(shí)現(xiàn)方法及基本理論。并在自己開(kāi)發(fā)的研究平臺(tái)上進(jìn)行了系統(tǒng)的仿真研究。主要包括七個(gè)方面： 1.在分析月球車GNC樣機(jī)基本特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了月球車GNC樣機(jī)車體結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了加工。 2.根據(jù)月球

3、車GNC樣機(jī)技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)了月球車GNC樣機(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，即對(duì)月球車GNC樣機(jī)所需的傳感器、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、視覺(jué)系統(tǒng)等進(jìn)行了選型與配置。多數(shù)設(shè)備已經(jīng)定購(gòu)，或購(gòu)買并測(cè)試。 3.提出基于自主行為智能體的月球車GNC系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。在該體系結(jié)構(gòu)下，進(jìn)行了系統(tǒng)的仿真研究。證明了該結(jié)構(gòu)的可行性。實(shí)現(xiàn)了該體系結(jié)構(gòu)包含的基本算法，包括狀態(tài)機(jī)基礎(chǔ)類、行為基礎(chǔ)類、邏輯推理引擎基礎(chǔ)類、詞法分析基礎(chǔ)類、八叉樹(shù)基礎(chǔ)類、運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)類、動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)類

4、等。形成相對(duì)完善的、可以用于月球車GNC樣機(jī)開(kāi)發(fā)的C++代碼庫(kù)。 4.提出了基于太陽(yáng)羅盤、IMU及月球星歷的月球車定位定姿方法。對(duì)其基本原理進(jìn)行了分析，并按計(jì)劃開(kāi)發(fā)太陽(yáng)羅盤及月球車定位與定姿系統(tǒng)。 5.實(shí)現(xiàn)了月球車GNC所需的基本行為，并在理論上證明行為設(shè)計(jì)方法的正確性。包括目標(biāo)趨向行為、避障行為、趨向目標(biāo)的避障行為等。 6.提出了基本自主行為智能體的月球車運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制方法。包括月球車環(huán)境表示方法、行為設(shè)計(jì)方法