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

1、隨著人類社會經(jīng)濟(jì)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(shù)的水平也直接影響其國際地位?；鹦鞘请x地球最近的最有可能存在生命的行星。因此，火星探測成為近年來國際深空探測的熱點問題。利用無人機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)相關(guān)的研究性文獻(xiàn)或報道。本文針對火星無人機(jī)及其探測飛行中的幾個關(guān)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(jī)的總體任務(wù)，研究了火星的飛行環(huán)境特點，比較了其與地球相關(guān)環(huán)境的差異，并分析了該差異對火星無人機(jī)相關(guān)研究的影響。在此基礎(chǔ)上，本文建立了火星無人機(jī)的縱向數(shù)學(xué)模型，并對該模型進(jìn)行了相關(guān)的氣動特性分析。這些內(nèi)容將為今后對火星無人機(jī)導(dǎo)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(jī)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(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。由于火星無人機(jī)探測飛行的任務(wù)特點決定了它的一些控制動作需要導(dǎo)航信號的觸發(fā)，同時火星無人機(jī)本身必須具備自主導(dǎo)航能力，因此，本文引入了對采用計算機(jī)視覺技術(shù)進(jìn)行探測無人機(jī)自主導(dǎo)航的相關(guān)研究。本文根據(jù)探測無人機(jī)的機(jī)載計算機(jī)的局限性及其探測飛行的特點，針對性地研究了視覺導(dǎo)航中的景象匹配問題和機(jī)載數(shù)據(jù)存儲問題，提出了火星無人機(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)存儲方法。具體而言，本