【科學(xué)網(wǎng)】北理工科研團(tuán)隊(duì)發(fā)文介紹用于火星精準(zhǔn)著陸的制導(dǎo)導(dǎo)航技術(shù)
發(fā)布日期：2017-11-15 供稿：來源：科學(xué)網(wǎng) 編輯：薛喬丹 審核：王征 閱讀次數(shù)：
原文標(biāo)題：科學(xué)家發(fā)文介紹用于火星精準(zhǔn)著陸的制導(dǎo)導(dǎo)航技術(shù)
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近日,，北京理工大學(xué)崔平遠(yuǎn)教授領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)在最新一期的Progress in Aerospace Sciences期刊上發(fā)表綜述論文,，全面回顧了用于火星精準(zhǔn)著陸的制導(dǎo)導(dǎo)航技術(shù)。論文第一作者為北京理工大學(xué)于正湜博士,，合作研究者還包括紐約州立大學(xué)布法羅分校的Crassidis教授,。
為了能夠確保登陸過程安全可靠，需要研制一套高精度的制導(dǎo)導(dǎo)航方案,。并且,，由于火星離地球極其遙遠(yuǎn),，遠(yuǎn)程遙控幾乎無法勝任這種著陸控制的實(shí)時性要求。
為此,，自主導(dǎo)航與制導(dǎo)將是火星登陸過程的不二選擇,。如何實(shí)現(xiàn)這種自主性的高可靠的自主導(dǎo)航與制導(dǎo)呢？科學(xué)家們已經(jīng)研究了很多年,，并取得了不錯的進(jìn)展,。崔平遠(yuǎn)團(tuán)隊(duì)的這篇論文回顧了當(dāng)前這一領(lǐng)域的相關(guān)進(jìn)展，并對未來的前景做了展望,。
文章總結(jié)了人類已進(jìn)行過的火星探測任務(wù),，并對任務(wù)的成功率進(jìn)行了統(tǒng)計，火星探測的成功率偏低,，在三類探測任務(wù)（飛躍,、環(huán)繞、著陸）中最高的只有一半成功率,，最低的（登陸火星）大約為1/3成功率,，總體成功率則為41.3%。這意味著,，探測任務(wù)的成功率只有四成左右,。因此，改進(jìn)火星登陸的制導(dǎo)導(dǎo)航方案具有重大的工程應(yīng)用價值,。
據(jù)文中介紹,，火星精準(zhǔn)著陸過程中對制導(dǎo)導(dǎo)航的主要挑戰(zhàn)在于以下三個方面：有限的導(dǎo)航信息,、動力學(xué)模型的非線性和不確定性,、弱控制能力。其中,，有限的導(dǎo)航信息來自如下兩個方面：一是在進(jìn)入火星大氣過程中容易產(chǎn)生熱屏蔽現(xiàn)象,，從而導(dǎo)致多種導(dǎo)航敏感器無法使用；二是著陸過程的水平位置信息較難獲得,。動力學(xué)模型的非線性和不確定性是由進(jìn)入火星大氣時的高速運(yùn)動帶來的大氣密度,、升-阻比等參數(shù)不準(zhǔn)確導(dǎo)致的。弱控制能力是指進(jìn)入火星的過程中,，能夠用于調(diào)節(jié)控制飛行器的通常只有一個自由角度,，且升阻比較小導(dǎo)致控制力較小。
文中,，作者對各種方法的優(yōu)劣和適用范圍進(jìn)行了細(xì)致討論,，并以合適的工程任務(wù)為例進(jìn)行合理點(diǎn)評，指出了未來改進(jìn)的方向,。文章有助于相關(guān)人員全面快速了解當(dāng)前火星著陸過程的制導(dǎo)導(dǎo)航現(xiàn)狀,。
很多人從科幻電影中常常產(chǎn)生這樣的錯覺，以為航天器登陸其他行星（例如火星）時可能是隨便尋找一個著陸點(diǎn)就行了。其實(shí),，這并非實(shí)際情況,。由于航天發(fā)射成本極其高昂，科學(xué)家在制定登陸計劃時,，往往要將每一個環(huán)節(jié)進(jìn)行精確地計算,，即使是著陸點(diǎn)也是經(jīng)過認(rèn)真評估后選定的。不過,，這并非意味著真正著陸的地點(diǎn)能夠和期望的地點(diǎn)完全重合,，因?yàn)閷?shí)際任務(wù)中總會出現(xiàn)各種不確定的因素。為了降低這種不確定帶來的任務(wù)風(fēng)險,，科學(xué)家們不厭其煩地改進(jìn)技術(shù),，以期能不斷提升任務(wù)執(zhí)行的精準(zhǔn)性。
火星,，作為離地球最近且與地球環(huán)境最相近的太陽系行星,，是目前被科學(xué)家們考慮登陸其上進(jìn)行實(shí)地考察的最頻繁目標(biāo)。已經(jīng)有不少火星登陸計劃正在各航天大國進(jìn)行討論,，而這其中也包括我們中國,。
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