?　　半島網(wǎng)3月29日消息 近日，記者了解到，在國(guó)家973計(jì)劃“行星表面精確著陸導(dǎo)航與制導(dǎo)控制問(wèn)題研究” 項(xiàng)目（“深空973”項(xiàng)目）中，青島科技大學(xué)作為國(guó)內(nèi)10家科研單位之一，負(fù)責(zé)研究如何確保未來(lái)的星際探測(cè)器能夠精準(zhǔn)、安全地著陸。

　　青科大進(jìn)軍深空探測(cè)領(lǐng)域

　　作為整個(gè)火星探測(cè)任務(wù)最為關(guān)鍵的階段之一，火星進(jìn)入、下降和著陸過(guò)程直接決定了探測(cè)任務(wù)的成功與否。在火星探測(cè)器著陸階段，探測(cè)器與地球的通信延遲大概在 10 分鐘左右，而整個(gè)著陸過(guò)程歷經(jīng)時(shí)間僅持續(xù) 6～8 分鐘，再加上火星著陸過(guò)程中動(dòng)環(huán)境的復(fù)雜多變大氣密度的不確定性，導(dǎo)致高精度實(shí)時(shí)導(dǎo)航極為困難。為解決以上難題，由北京理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、青島科技大學(xué)等10家單位共同承擔(dān)了國(guó)家973計(jì)劃“行星表面精確著陸導(dǎo)航與制導(dǎo)控制問(wèn)題研究” 項(xiàng)目（“深空973”項(xiàng)目），對(duì)未來(lái)我國(guó)火星探測(cè)計(jì)劃的實(shí)施奠定技術(shù)理論基礎(chǔ)。這個(gè)項(xiàng)目是我國(guó)深空探測(cè)領(lǐng)域的第一個(gè)973項(xiàng)目，由青島科技大學(xué)特聘教授、973首席科學(xué)家崔平遠(yuǎn)教授承擔(dān)。

　　主要目標(biāo)是針對(duì)我國(guó)在“載人航天與探月工程”重大工程實(shí)施后所面臨的行星著陸探測(cè)技術(shù)需求，研究行星精確著陸探測(cè)基礎(chǔ)問(wèn)題，解決行星精確著陸的導(dǎo)航與制導(dǎo)控制理論難題，并突破相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)，建立行星精確著陸導(dǎo)航與制導(dǎo)控制的基礎(chǔ)理論與方法，取得系列原創(chuàng)性成果，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。項(xiàng)目的研究將為深空探測(cè)、尤其是行星精確著陸探測(cè)的導(dǎo)航與制導(dǎo)控制提供理論和關(guān)鍵技術(shù)支撐，形成一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性成果，并應(yīng)用于我國(guó)未來(lái)的火星和小行星著陸探測(cè)重大工程；同時(shí)，培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新能力的深空探測(cè)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)帶頭人和青年骨干，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)在深空探測(cè)領(lǐng)域的跨越式發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

　　青島科技大學(xué)作為非985、211高校和山東省唯一一所參與深空探測(cè)的單位承擔(dān)了該項(xiàng)目的子課題——“行星表面特征提取跟蹤與快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法”，主要針對(duì)行星著陸末端，利用地表圖像進(jìn)行特征提取跟蹤并進(jìn)行視覺(jué)自主導(dǎo)航而開(kāi)展的一系列研究工作。

　　

我國(guó)火星“繞-落-巡”探測(cè)任務(wù)方案設(shè)計(jì)

　　小團(tuán)隊(duì)也能做大文章

　　在青島科技大學(xué)四方校區(qū)一棟不起眼的小樓里，有一個(gè)自主導(dǎo)航與智能控制研究所，研究所承擔(dān)的工作就是確保探測(cè)器在著陸過(guò)程中自主導(dǎo)航的一部分。自主導(dǎo)航與智能控制研究所所長(zhǎng)于鐳，是“深空973”項(xiàng)目青科大的負(fù)責(zé)人之一。

　　說(shuō)起青科大緣何能參與此項(xiàng)目，于鐳說(shuō)：“基于巧合和信任”。他說(shuō)：“國(guó)內(nèi)深空探測(cè)研究的領(lǐng)軍人物崔平遠(yuǎn)教授是我在哈工大讀博士時(shí)的校友，我們?cè)谝粋€(gè)實(shí)驗(yàn)室工作過(guò)。一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，我們?cè)趯W(xué)校的操場(chǎng)上相遇并聊起一些專業(yè)的問(wèn)題，當(dāng)時(shí)他正在籌備申報(bào)‘光學(xué)自主導(dǎo)航863’項(xiàng)目，他覺(jué)得我有能力和水平參與到這個(gè)項(xiàng)目中來(lái)，我也一直想做這方面的工作，所以一拍即合，就加入進(jìn)來(lái)。”

　　據(jù)于鐳副教授介紹，他研究深空探測(cè)，已有十年之久，主要源于對(duì)這項(xiàng)研究的熱愛(ài)，因熱愛(ài)而更加執(zhí)著。“剛開(kāi)始的時(shí)候，全校只有我一人從事這方面的研究，可以說(shuō)是非常孤獨(dú)。十年的堅(jiān)持，一直在路上，我們參與這個(gè)項(xiàng)目，已躋身國(guó)家深空探測(cè)第一梯隊(duì)，我們不能掉隊(duì)。現(xiàn)在，我的團(tuán)隊(duì)共有三人，邵巍和郭瑛已慢慢成長(zhǎng)起來(lái)，我很欣慰，現(xiàn)在邵巍老師也已經(jīng)成為國(guó)家973項(xiàng)目子課題的負(fù)責(zé)人，郭瑛老師也已獨(dú)立承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目。雖然工作條件和人員配備無(wú)法與合作的其它高校相比，但是有學(xué)校和學(xué)院的支持，我們依然有責(zé)任、有信心把這項(xiàng)課題做好，為我國(guó)深空探測(cè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。”

　　于鐳介紹說(shuō)，青科大承擔(dān)的子課題是完成星際自主、精確、安全著陸任務(wù)要解決的關(guān)鍵一環(huán)。特征提取匹配算法能否進(jìn)行穩(wěn)定、連續(xù)跟蹤及其運(yùn)行速度直接關(guān)系到自主導(dǎo)航的可行性、精度與可靠性；另一方面，行星著陸過(guò)程中動(dòng)力學(xué)環(huán)境的不確知、強(qiáng)非線性以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)估計(jì)的累積誤差，導(dǎo)致實(shí)時(shí)高精度導(dǎo)航極為困難。因此迫切需要研究著陸過(guò)程的特征跟蹤方法，開(kāi)展基于機(jī)器視覺(jué)的著陸器運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法的研究工作，利用行星表面自然路標(biāo)與機(jī)會(huì)特征進(jìn)行高精度實(shí)時(shí)導(dǎo)航，提出多源擾動(dòng)下著陸器狀態(tài)非線性估計(jì)理論與方法，最終目的是建立較為完善的行星表面特征提取、跟蹤與快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)理論方法。

　　“通俗地講我們研究的是探測(cè)器的軟件。”于鐳介紹說(shuō)，探測(cè)器上面有處理器，里面運(yùn)行著多種程序。當(dāng)著陸器的防熱罩拋掉后，處理器開(kāi)始運(yùn)行著陸程序，在下降著陸段探測(cè)器利用光學(xué)相機(jī)對(duì)火星表面進(jìn)行拍照以獲取火星表面的瞬時(shí)圖像，并通過(guò)程序運(yùn)算識(shí)別火星地面特征。探測(cè)器根據(jù)這些特征作為導(dǎo)航陸標(biāo)，對(duì)自己的位置、速度、姿態(tài)進(jìn)行估計(jì)，從而避開(kāi)大的石頭、隕石坑，選擇平坦的地面降落。隨著探測(cè)器高度下降，光學(xué)相機(jī)拍到的影像清晰度增加，探測(cè)器進(jìn)而能夠識(shí)別更小的石塊，從而進(jìn)行標(biāo)記和規(guī)避，最終尋找到最完美的降落地。就像駕駛員開(kāi)車(chē)需要看交通指示牌一樣，才能夠知道自己在哪，否則就可能迷路，到不了目的地。這些看起來(lái)比較簡(jiǎn)單的工作，讓探測(cè)器自己完成實(shí)際上非常復(fù)雜，必須讓探測(cè)器有足夠的智能性，成為一個(gè)具有自主識(shí)別、自主導(dǎo)航、自主控制能力的智能機(jī)器人，才能保證探測(cè)器的精準(zhǔn)、安全著陸。目前，于鐳所帶的課題組已經(jīng)完成了部分研究，一些研究成果獲得了發(fā)明專利和軟件著作權(quán)。

　　通訊員 李鯤鵬 文 游瀟 圖 由青島科技大學(xué)提供

　　

好奇號(hào)著陸過(guò)程

　　 [編輯: 董芳]