月球車GNC理論研究及原型樣機研制.pdf

1、本工作報告介紹了月球車GNC理論研究與原理樣機研制的基本情況。同時，對博士后階段的相關工作進行了說明。 首先，對什么是月球車、月球車應具備的哪些基本功能進行了系統(tǒng)分析。在充分調(diào)研了國內(nèi)外月球車，特別是對月球車GNC系統(tǒng)研制特點與方法進行了系統(tǒng)總結(jié)與分析的基礎上，結(jié)合我國月球車研制，提出月球車樣機研制的基本思路。系統(tǒng)分析了人類月球的探測過程及對月球的認知過程，特別是對月球車巡游探測科學目標及其對月球車的基本約束、月球探測測控系統(tǒng)、

2、月球環(huán)境對月球車的基本約束進行了分析，在此基礎上確定了月球車GNC樣機研制的基本技術指標，從而為月球車GNC樣機的研制提供了基本依據(jù)。 其次，為實現(xiàn)月球車GNC系統(tǒng)的基本技術指標，提出月球車GNC樣機的基本概念及月球車樣機具體實現(xiàn)方法及基本理論。并在自己開發(fā)的研究平臺上進行了系統(tǒng)的仿真研究。主要包括七個方面： 1.在分析月球車GNC樣機基本特點的基礎上，設計了月球車GNC樣機車體結(jié)構(gòu)，并進行了加工。 2.根據(jù)月球

3、車GNC樣機技術指標，設計了月球車GNC樣機控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，即對月球車GNC樣機所需的傳感器、執(zhí)行器、計算機系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)等進行了選型與配置。多數(shù)設備已經(jīng)定購，或購買并測試。 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，進行了系統(tǒng)的仿真研究。證明了該結(jié)構(gòu)的可行性。實現(xiàn)了該體系結(jié)構(gòu)包含的基本算法，包括狀態(tài)機基礎類、行為基礎類、邏輯推理引擎基礎類、詞法分析基礎類、八叉樹基礎類、運動學基礎類、動力學基礎類

4、等。形成相對完善的、可以用于月球車GNC樣機開發(fā)的C++代碼庫。 4.提出了基于太陽羅盤、IMU及月球星歷的月球車定位定姿方法。對其基本原理進行了分析，并按計劃開發(fā)太陽羅盤及月球車定位與定姿系統(tǒng)。 5.實現(xiàn)了月球車GNC所需的基本行為，并在理論上證明行為設計方法的正確性。包括目標趨向行為、避障行為、趨向目標的避障行為等。 6.提出了基本自主行為智能體的月球車運動規(guī)劃與控制方法。包括月球車環(huán)境表示方法、行為設計方法