今年以色列和印度的月球探測器先后折戟在登陸前的時刻，相比起地月間30多萬公里的跋涉，登月的最后一關(guān)才是最難關(guān)。中國的嫦娥四號探測器軟著陸的秘訣在哪里？一只明察秋毫而又反應(yīng)迅捷的“激光眼”，在其中起到了至關(guān)重要的作用，并斬獲了本屆中國國際工業(yè)博覽會大獎。
9月18日，澎湃新聞記者從“中國國際工業(yè)博覽會大獎獲獎?wù)蛊沸侣勍鈺鄙汐@悉，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所的“月背軟著陸激光導(dǎo)航避障敏感器” 是國際上首次投入月背區(qū)域軟著陸任務(wù)的高精度實時導(dǎo)航與三維避障載荷。它保障了2019年1月嫦娥四號探測器在月背南極-艾特肯盆地馮?卡門撞擊坑區(qū)域的安全著陸，主要技術(shù)指標(biāo)處于國際領(lǐng)先水平。
中科院上海技物所研究院、載荷研發(fā)團隊主要負責(zé)人何志平在通氣會上介紹道，技物所團隊在十多年前就根據(jù)中國探月工程規(guī)劃的情況開展研究，在國際上首次提出用激光技術(shù)來獲取探測器與月球的距離，以及登陸地區(qū)的地形情況。
經(jīng)過多年攻關(guān)，團隊在2012年解決了關(guān)鍵的技術(shù)和器件問題，并幫助2013年的嫦娥三號探測器成功登陸地球。
與前輩不同，嫦娥四號將登陸地點選在了人類未曾征服過的月背。與月球正面相比，月背地形更為崎嶇起伏，只有南部的一個大撞擊坑較為平坦。月球探測器的軟著陸的條件因而也更為復(fù)雜。
作為嫦娥四號的“激光眼”，“月背軟著陸激光導(dǎo)航避障敏感器”的測距組件在距離月球數(shù)十公里時就早早開機，采用多級光學(xué)增益與電子學(xué)增益相結(jié)合的一體化控制方法，可自主適應(yīng)著陸過程中0°-90°對月角度變化、30km至15m高度波動的復(fù)雜月背環(huán)境，測量準(zhǔn)確精度達6cm。探測器依據(jù)相關(guān)信息進行速度和方向的調(diào)整。
距離月球100米時，嫦娥四號進行了一次成敗攸關(guān)的懸停。它需要利用這個短暫的時間窗迅速了解著陸區(qū)域地形，選取安全的著陸點。
就在這個關(guān)鍵的時間窗內(nèi)，三維成像組件使用16個激光光束對50m×50m的月背著陸區(qū)進行高速掃描，在0.25秒內(nèi)實現(xiàn)了0.2m分辨率的三維地形圖像獲取。
此外，其快速反演算法可將預(yù)處理時間壓縮至4秒以內(nèi)，大幅優(yōu)于現(xiàn)有商用激光雷達10分鐘至1小時量級的測量時間。
何志平將“激光眼”的成功要素概括為兩點，一是快，二是準(zhǔn)。0.25秒充分體現(xiàn)速度，而識別0.2米小坑、石塊的能力則保證了精度。此外，相比起圖像、微波等技術(shù)，激光導(dǎo)航避障的環(huán)境適應(yīng)性更強，穩(wěn)定性更佳。
“中國是第一個用這個技術(shù)的，類比國際上的設(shè)備，我們在總體技術(shù)上領(lǐng)先。”他說道。美國的同類技術(shù)尚處于研發(fā)階段。
除了將繼續(xù)為未來的嫦娥五號、嫦娥六號保駕護航，何志平對澎湃新聞透露，這樣的激光導(dǎo)航避障敏感器也有望在“上九天”后“接地氣”。團隊正與一些合作伙伴探索在無人船、自動駕駛車等領(lǐng)域的應(yīng)用。作為航天工業(yè)的杰出產(chǎn)品，它的高可靠性毋庸置疑，接地氣的主要挑戰(zhàn)可能在于成本如何降低。
9月18日，澎湃新聞記者從“中國國際工業(yè)博覽會大獎獲獎?wù)蛊沸侣勍鈺鄙汐@悉，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所的“月背軟著陸激光導(dǎo)航避障敏感器” 是國際上首次投入月背區(qū)域軟著陸任務(wù)的高精度實時導(dǎo)航與三維避障載荷。它保障了2019年1月嫦娥四號探測器在月背南極-艾特肯盆地馮?卡門撞擊坑區(qū)域的安全著陸，主要技術(shù)指標(biāo)處于國際領(lǐng)先水平。
中科院上海技物所研究院、載荷研發(fā)團隊主要負責(zé)人何志平在通氣會上介紹道，技物所團隊在十多年前就根據(jù)中國探月工程規(guī)劃的情況開展研究，在國際上首次提出用激光技術(shù)來獲取探測器與月球的距離，以及登陸地區(qū)的地形情況。
經(jīng)過多年攻關(guān)，團隊在2012年解決了關(guān)鍵的技術(shù)和器件問題，并幫助2013年的嫦娥三號探測器成功登陸地球。
與前輩不同，嫦娥四號將登陸地點選在了人類未曾征服過的月背。與月球正面相比，月背地形更為崎嶇起伏，只有南部的一個大撞擊坑較為平坦。月球探測器的軟著陸的條件因而也更為復(fù)雜。
作為嫦娥四號的“激光眼”，“月背軟著陸激光導(dǎo)航避障敏感器”的測距組件在距離月球數(shù)十公里時就早早開機，采用多級光學(xué)增益與電子學(xué)增益相結(jié)合的一體化控制方法，可自主適應(yīng)著陸過程中0°-90°對月角度變化、30km至15m高度波動的復(fù)雜月背環(huán)境，測量準(zhǔn)確精度達6cm。探測器依據(jù)相關(guān)信息進行速度和方向的調(diào)整。
距離月球100米時，嫦娥四號進行了一次成敗攸關(guān)的懸停。它需要利用這個短暫的時間窗迅速了解著陸區(qū)域地形，選取安全的著陸點。
就在這個關(guān)鍵的時間窗內(nèi)，三維成像組件使用16個激光光束對50m×50m的月背著陸區(qū)進行高速掃描，在0.25秒內(nèi)實現(xiàn)了0.2m分辨率的三維地形圖像獲取。
此外，其快速反演算法可將預(yù)處理時間壓縮至4秒以內(nèi)，大幅優(yōu)于現(xiàn)有商用激光雷達10分鐘至1小時量級的測量時間。
何志平將“激光眼”的成功要素概括為兩點，一是快，二是準(zhǔn)。0.25秒充分體現(xiàn)速度，而識別0.2米小坑、石塊的能力則保證了精度。此外，相比起圖像、微波等技術(shù)，激光導(dǎo)航避障的環(huán)境適應(yīng)性更強，穩(wěn)定性更佳。
“中國是第一個用這個技術(shù)的，類比國際上的設(shè)備，我們在總體技術(shù)上領(lǐng)先。”他說道。美國的同類技術(shù)尚處于研發(fā)階段。
除了將繼續(xù)為未來的嫦娥五號、嫦娥六號保駕護航，何志平對澎湃新聞透露，這樣的激光導(dǎo)航避障敏感器也有望在“上九天”后“接地氣”。團隊正與一些合作伙伴探索在無人船、自動駕駛車等領(lǐng)域的應(yīng)用。作為航天工業(yè)的杰出產(chǎn)品，它的高可靠性毋庸置疑，接地氣的主要挑戰(zhàn)可能在于成本如何降低。
轉(zhuǎn)載請注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
