巡視段。著陸之后巡視器在天體表面運動,開展各項科學探測活動。這一階段,地面測控站的無線電信息時延大、覆蓋范圍有限,目標天體表面環境復雜,該階段對長時間導航系統的自主性、精確性和可靠性要求高,因此,通常采用組合導航的模式。可利用視覺里程計或立體視覺相機,采集周圍環境圖像,通過圖像分析確定環境對象和巡視器的相對位置,并識別障礙物;慣性導航系統同時提供位置速度和姿態,并通過天文敏感器測量一個天體的高度或頂距,可以獲得有關巡視器的地理位置。將這三者的信息進行有效融合,就可以確定巡視器的導航參數。
2004年著陸火星的“勇氣號”就配備了完善的導航傳感器(如圖3所示),包括立體視覺相機、IMU、里程計和太陽敏感器,用于巡視器的自主導航、路徑規劃以及障礙檢測。
深空探測是人類開展航天活動的重要內容,也是我國太空戰略的重要組成部分。自主導航技術作為深空探測中一項關鍵技術,是保障探測器安全、提高探測器精度、確保探測任務成功實施的重要因素。隨著中國深空探測活動的不斷開展,自主導航技術迎來了新的機遇和挑戰。以牛頓理論為基礎的傳統導航觀測模型已難以滿足高精度觀測的要求,廣義相對論正在成為高精度大尺度時空計量的理論基礎。以基于X射線脈沖星的自主導航、視覺導航以及基于原子量子效應的高精度慣性導航技術為代表的新型自主導航技術正在快速發展。因此,把握時機,加快自主導航的研究步伐,攻破技術難點,才能為我國深空探測事業做好技術儲備,全面提升我國太空力量,為走向太空奠定堅實的基礎。
參考文獻
韓鴻碩、李靜,2008,《21世紀NASA深空探測的發展計劃》,《中國航天》。
劉基余,2009,《略論航天器自主導航的技術途徑》,《遙測遙控》。
張紀生,2002,《我國近地航天器實現自主導航的幾種可能途徑》,航天測控技術研討會。
魏二虎、李冠、劉經南等,2009,《脈沖星用于深空探測器導航定位及授時的探討》,《測繪地理信息》。
鄒宏新,2014,《新一代慣性導航技術——量子導航》,《國防科技》。
梁斌、朱海龍、張濤等,2016,《星敏感器技術研究現狀及發展趨勢》,《中國光學》。
寧曉琳、吳偉仁、房建成,2010,《深空探測器自主天文導航技術綜述》(下),《中國航天》。