火星無人機控制與自主導航關鍵技術研究.pdf

1、隨著人類社會經(jīng)濟與科技的發(fā)展，深空探測越來越受到各國的重視。各國空間探測技術的水平也直接影響其國際地位。火星是離地球最近的最有可能存在生命的行星。因此，火星探測成為近年來國際深空探測的熱點問題。利用無人機探測火星具有其它探測方法不具備的優(yōu)點，這使得火星無人機探測成為未來深空探測的發(fā)展方向之一。國外對火星無人機做了一些研究，但未見有成功試飛的報道。目前，國內(nèi)尚未見火星無人機相關的研究性文獻或報道。本文針對火星無人機及其探測飛行中的幾個關鍵

2、問題做了一些研究和探討。
　　 本文首先描述了火星探測無人機的總體任務，研究了火星的飛行環(huán)境特點，比較了其與地球相關環(huán)境的差異，并分析了該差異對火星無人機相關研究的影響。在此基礎上，本文建立了火星無人機的縱向數(shù)學模型，并對該模型進行了相關的氣動特性分析。這些內(nèi)容將為今后對火星無人機導航和控制方法的研究提供平臺。
　　 其次，本文研究了探測無人機從出艙到平飛的整個過程特點，并根據(jù)上述模型，提出了火星無人機的切換控制方法，拉

3、起和平飛控制方法及總能量控制方法。由于火星無人機探測飛行的任務特點決定了它的一些控制動作需要導航信號的觸發(fā)，同時火星無人機本身必須具備自主導航能力，因此，本文引入了對采用計算機視覺技術進行探測無人機自主導航的相關研究。本文根據(jù)探測無人機的機載計算機的局限性及其探測飛行的特點，針對性地研究了視覺導航中的景象匹配問題和機載數(shù)據(jù)存儲問題，提出了火星無人機的快速圖像特征提取與景象匹配方案及其具體算法，并給出了相應的機載數(shù)據(jù)存儲方法。具體而言，本