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时间:2021-06-09 13:43 作者:全琮 浏览量:1485

中信在线海海5月15日讯:走出“摇篮”神器帮助“天问一号”登陆火星

作者郭朝凯郑莹莹刘玉

目前,中国首个火星探测器“田文一号”距离地球约3.2亿公里,单向通信延迟超过15分钟。与生活在地月系统摇篮中的飞船不同,地面无法为田文一号提供超过半小时的实时、细致的帮助。

为了走出摇篮,进caopornxxx入未知的深空,天问一号必须学会独自面对它。中国航天科工集团第八研究院控制所火星巡逻机导航、制导与控制子系统(gnc)的研究团队为天问一号配备了明亮的眼睛、灵巧的手臂和智能的大脑,使天问一号具备了独立观察、决策和执行的能力。

多双眼睛,感知方向与锁定位置的保证

如果你想去火星,“天问一号”必须首先知道你要去哪里(探测器的飞行姿态)和你在哪里(探测器的轨道位置),否则你将不得不开一个完全不同的玩笑。“天问一号”号装有许多恒星传感器,像一双明亮的眼睛。恒星传感器总是密切注视着深caopornxxx层空气中的恒星。通过将他们看到的恒星的相对姿态与导航目录中的恒星进行比较,他们caopornxxx知道自己在向哪里前进。然而,系外恒星与探测器之间的距离是无限的,也就是说,无论田文一号离地球有多远,与那些恒星相比,几亿公里的距离都可以忽略不计,因此在使用恒星精确计算探测器的飞行姿态时,不可能知道探测器的位置。

为了提高探测器的自主导航能力,需要使用另外一对——光学导航传感器和红外导航传感器。这两个导航传感器利用火星作为导航的“灯塔”,通过这些眼睛“拍摄”火星。根据图像计算火星几何中心的位置和火星的视半径。结合火星星历和导航滤波算法,可以计算出“天问一号”相对于火星的位置和速度。

三头六臂,精准计算和可靠决策的秘诀

包装器的brain ——gnc单元采用三个独立cpu同步计算,三台机器相互诊断的方式运行。

“田文一号”飞行姿态测量和控制、轨道修正和制动捕获的功能必须考虑到准确性、可靠性和自主性的三重要求。为此,包装器同步运行的三机模式的“大脑”设计了精确的时间对齐机制,以保证三个独立的cpu能够实现复杂操作过程的同步计算和结果输出,数据之间的同步交互和故障诊断,以及控制模式的同步转换。

目前,“田文一号”已正常稳定飞行10个月,准确完成了中途修正、火星制动捕获、绕火轨道调整等4个关键动作,始终保证了太阳能、地面通信和探测器飞行姿态的稳定。

三省吾身,自主运行和完成任务的法宝

我身材好吗?认识自己是第一步。在飞行过程中,循环器的gnc子系统会一直检查它的眼睛、手臂和大脑。每一双眼睛看的是否准确,每一只手臂的动作是否正常,自己的大脑是否清醒等。环绕装置的gnc采用三重自主故障诊断和重构策略,以确保其稳定运行。

对于火星探测这种艰巨的任务,单机的可靠性是前提。每个部件都经过层层筛选,每台单机都完成了机械振动、高低温、空间环境等可靠性试验。结合三重诊断和重构保证,即使出现一些意外的caopornxxx故障,也不会影响整个任务的正常执行。

由于“田文一号”火星探测飞行的特殊通信延迟,需要自身具备准确判断是否完成设定任务的能力。据说,在田文一号在轨飞行控制过程中,采取了多重修正措施,确保“大脑”能够准确判断任务是否完成。(结束) caopornxxx

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