基于多因子综合评估的月球探测软着陆区域及最佳巡航路线分析

选择合适的软着陆区域及规划合理的巡航路线是月球探测的基础工作。以位于月球背面南极-艾肯(South Pole-Aitken,SPA)盆地内的冯·卡门(Von Kármán)撞击坑作为研究区域,综合使用多因子分析评估了月球探测的着陆区域和巡航路线。评价体系主要包括能表征着陆安全性的撞击坑的密度、撞击坑的影响区域、整个区域的平整情况、部分区域的平整情况等因子和体现科学探索意义的区域垂直结构、岩石属性和(FeO+TiO_2)含量等因子,其中科学探索的评估分析是在安全可行性的基础上进行的。结果表明:在多因子叠加分析的基础上可选择出A、B及C 3个着陆区,并通过科学研究因子分析出路线2及路线3为合适的巡航路线。本研究为月球探测器着陆和巡航路线的规划提供了科学依据,为后续的月球探测工作提供了技术支持。

月球着陆器着陆安全分析方法

月球着陆器软着陆地点选择及安全着陆实现是探月二期的关键问题.采用不考虑着陆器着陆过程中发动机控制、着陆姿态控制和动力学性能,在计算机上依据低精度月面数据和已有月面典型地形特征分布/形状模型仿真生成高精度着陆区域;根据着陆器的结构尺寸和着陆安全要求对每个安全参数进行计算、比较、判断得到单次着陆安全性,利用蒙特卡洛方法计算多次在仿真地形上的着陆安全概率.试验结果表明:采用这种方法时,着陆器的结构尺寸相同分析结果才有意义.在计算机上仿真生成着陆区域、设置着陆器结构尺寸和安全参数,使其可以用于地面系统的仿真实验,也可在月面软着陆过程中实时分析选定区域的着陆安全概率.

基于空间可视性的星球表面巡视路径分析

针对巡视器在着陆区内巡视效率和安全巡视率低的问题,利用着陆器相机在悬停阶段获取的实时数字高程模型(DEM)地形数据,结合并依据巡视器的结构特点、越障能力、空间可视性、科学探测价值等,提出了一种对整个区域的巡视路径分析方法。仿真结果表明:在月球巡视器结构及越障能力已知的情况下,该分析方法能提供一种可靠、高效的初始巡视路径,可为星球表面巡视规划提供参考。

论香港国际机场起飞着陆滑行区域气象回避路线的识别（英文）

空中交通的安全和效率明显受恶劣天气的影响,在机场起飞着陆滑行区域(TMA)尤其如此。在此区域,除了受天气影响之外,潜在的气象回避路线还受到空中交通管制的严格限制。因此气象回避模型DIVMET被开发出来。该模型给出一条建议路线,可以通过正在形成雷暴但尚未在里面实施任何空中交通管制的场地。DIVMET被应用到香港国际机场的TMA区域,因为此处的空中交通管制(ATC)单位有兴趣通过模拟回避路线来提高管制员的工作量,尤其是用于管理进场飞机交通。ATC单位对模拟的回避路线进行目视检查,其结果令人满意,但是商定了用实际观察到的路线对模拟情况进行定量验证。本文选择了香港TMA区域内有雷暴且交通严重扭曲时的两种真实恶劣天气情况。但是,进行任何验证之前的主要目标是识别仅仅受到天气影响但并未显示任何管制标志的路线。在飞行位置数据的基础上完成路线选择,选择若干着陆航班,并分析与标准进场路线的偏差。结果显示,272架航班中大多数同时受到天气和管制的影响(60%),这突出表明空中交通管制员在恶劣天气下要安全有效地管理着陆交通是存在挑战的。只有少数受天气影响的航班(7%)未受到管制,可以用于验证。DIVMET模拟路线被传给当地空中交通管制员,证明了这些路线是潜在切实的回避路线。在TMA区域内的DIVMET气象回避路线模拟有一定参考价值,但是进一步的模型开发必须将管制纳入考虑,至少要考虑停候、近道和减速。

基于最少燃耗的飞行器着陆避障控制策略

针对登月飞行器着陆粗避障和精避障阶段的策略控制问题,本文基于软着陆动力学思想,通过计算机仿真及模拟退火算法求解了避障段的最优燃料消耗控制策略.以嫦娥三号登月为算例,粗避障时,首先将距月面2400 m数字高程图划分为100 m×100 m的子区域块,并将标准化后的最高海拔、最低海拔、最小坡度角作为指标,评价各子区域着陆安全度,进而利用柯西隶属函数对各安全度定量评价,绘出安全度灰度图;然后将考虑燃料消耗作为优化的目标函数建立非线性规划模型,采用模拟退火算法寻找最佳的落月位置,并仿真绘出该阶段的下落轨迹,求得嫦娥三号粗避障用时25.7 s,耗油63.86 kg.在粗避障操作基础上,通过各发动机的脉冲组合调整使嫦娥三号水平飞行至最佳落月地点上方,可实现精避障段的最优控制策略.