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

　　青科大進軍深空探測領(lǐng)域

　　作為整個火星探測任務(wù)最為關(guān)鍵的階段之一，火星進入、下降和著陸過程直接決定了探測任務(wù)的成功與否。在火星探測器著陸階段，探測器與地球的通信延遲大概在 10 分鐘左右，而整個著陸過程歷經(jīng)時間僅持續(xù) 6～8 分鐘，再加上火星著陸過程中動環(huán)境的復(fù)雜多變大氣密度的不確定性，導(dǎo)致高精度實時導(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)了國家973計劃“行星表面精確著陸導(dǎo)航與制導(dǎo)控制問題研究” 項目（“深空973”項目），對未來我國火星探測計劃的實施奠定技術(shù)理論基礎(chǔ)。這個項目是我國深空探測領(lǐng)域的第一個973項目，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)是針對我國在“載人航天與探月工程”重大工程實施后所面臨的行星著陸探測技術(shù)需求，研究行星精確著陸探測基礎(chǔ)問題，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，達到國際先進水平。項目的研究將為深空探測、尤其是行星精確著陸探測的導(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產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性成果，并應(yīng)用于我國未來的火星和小行星著陸探測重大工程；同時，培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新能力的深空探測領(lǐng)域的學(xué)術(shù)帶頭人和青年骨干，為實現(xiàn)我國在深空探測領(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的單位承擔(dān)了該項目的子課題——“行星表面特征提取跟蹤與快速運動估計方法”，主要針對行星著陸末端，利用地表圖像進行特征提取跟蹤并進行視覺自主導(dǎo)航而開展的一系列研究工作。

　　

我國火星“繞-落-巡”探測任務(wù)方案設(shè)計

　　小團隊也能做大文章

　　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器在著陸過程中自主導(dǎo)航的一部分。自主導(dǎo)航與智能控制研究所所長于鐳，是“深空973”項目青科大的負(fù)責(zé)人之一。

　　說起青科大緣何能參與此項目，于鐳說：“基于巧合和信任”。他說：“國內(nèi)深空探測研究的領(lǐng)軍人物崔平遠(yuǎn)教授是我在哈工大讀博士時的校友，我們曾在一個實驗室工作過。一個偶然的機會，我們在學(xué)校的操場上相遇并聊起一些專業(yè)的問題，當(dāng)時他正在籌備申報‘光學(xué)自主導(dǎo)航863’項目，他覺得我有能力和水平參與到這個項目中來，我也一直想做這方面的工作，所以一拍即合，就加入進來。”

　　據(jù)于鐳副教授介紹，他研究深空探測，已有十年之久，主要源于對這項研究的熱愛，因熱愛而更加執(zhí)著。“剛開始的時候，全校只有我一人從事這方面的研究，可以說是非常孤獨。十年的堅持，一直在路上，我們參與這個項目，已躋身國家深空探測第一梯隊，我們不能掉隊。現(xiàn)在，我的團隊共有三人，邵巍和郭瑛已慢慢成長起來，我很欣慰，現(xiàn)在邵巍老師也已經(jīng)成為國家973項目子課題的負(fù)責(zé)人，郭瑛老師也已獨立承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項目。雖然工作條件和人員配備無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、有信心把這項課題做好，為我國深空探測做出應(yīng)有的貢獻。”

　　于鐳介紹說，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行穩(wěn)定、連續(xù)跟蹤及其運行速度直接關(guān)系到自主導(dǎo)航的可行性、精度與可靠性；另一方面，行星著陸過程中動力學(xué)環(huán)境的不確知、強非線性以及相對運動估計的累積誤差，導(dǎo)致實時高精度導(dǎo)航極為困難。因此迫切需要研究著陸過程的特征跟蹤方法，開展基于機器視覺的著陸器運動估計方法的研究工作，利用行星表面自然路標(biāo)與機會特征進行高精度實時導(dǎo)航，提出多源擾動下著陸器狀態(tài)非線性估計理論與方法，最終目的是建立較為完善的行星表面特征提取、跟蹤與快速運動估計理論方法。

　　“通俗地講我們研究的是探測器的軟件。”于鐳介紹說，探測器上面有處理器，里面運行著多種程序。當(dāng)著陸器的防熱罩拋掉后，處理器開始運行著陸程序，在下降著陸段探測器利用光學(xué)相機對火星表面進行拍照以獲取火星表面的瞬時圖像，并通過程序運算識別火星地面特征。探測器根據(jù)這些特征作為導(dǎo)航陸標(biāo)，對自己的位置、速度、姿態(tài)進行估計，從而避開大的石頭、隕石坑，選擇平坦的地面降落。隨著探測器高度下降，光學(xué)相機拍到的影像清晰度增加，探測器進而能夠識別更小的石塊，從而進行標(biāo)記和規(guī)避，最終尋找到最完美的降落地。就像駕駛員開車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。這些看起來比較簡單的工作，讓探測器自己完成實際上非常復(fù)雜，必須讓探測器有足夠的智能性，成為一個具有自主識別、自主導(dǎo)航、自主控制能力的智能機器人，才能保證探測器的精準(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

　　

好奇號著陸過程

　　 [編輯: 董芳]