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大空间精密测量定位,助力“祝融号”火星车行稳致远

来源:更新时间:2021-05-23

  5月22日,“祝融号”火星车成功驶离着陆平台,正式开展巡视探测。天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室邾继贵教授团队自主研发的工作空间测量定位系统(wMPS),作为测试现场唯一全局大空间坐标测量设备,全程服务于“祝融号”火星车内场模拟环境试验,为火星车地面移动、导航与控制性能测试提供了高质量全空间位姿测量信息,有力保障了“祝融号”火星车行稳致远。

  火星距离地球最远达4亿公里,单向通讯时延超过15分钟,火星车无法像月球车一样实时执行工作人员下发的指令,且火星表面地貌复杂,长期风化导致地表土壤松软沙化,重力加速度仅为地球重力加速度的62%,运行条件恶劣。因此,如何增强“祝融号”的自主行驶能力是火星车设计制造的关键问题,最有效的解决手段是在地面大型火星模拟环境中,实时精确测量“祝融号”火星车的六自由度位置、姿态信息,对火星车行驶机构性能及运动控制可靠性进行大量分析测试,优化火星车行驶能力,保证“祝融号”在火星表面达到最佳工作状态,顺利完成工程目标。


图1、“祝融号”火星车测试现场wMPS发射站硬件


  天津大学邾继贵教授团队自主研发的工作空间测量定位系统(wMPS)通过多个激光发射站在上千平米火星环境测试现场内构造了定位精度可以达到亚毫米级别的整体测量场,在火星车测试车体表面集成多个光电信号接收器,成功实现了火星车六自由度位姿的高精度、动态、实时获取,克服了太阳模拟器全光谱强照射、火星表面尘埃覆盖等恶劣环境条件,解决了国内外现有设备尚未突破的抗强光干扰、运动遮挡、动态测量精度低等难题,先后为“火星车验证器火面模拟试验”、“火星车验证器内场试验”、“火星车内场试验”、“火星车内场释放分离试验”等火星车初样、正样在全部工况下100多个关键测试任务提供了稳定可靠的高精度测量数据,有力保障了“祝融号”火星探测任务的顺利进行。


图2、火星车测试现场图像


图3、火星车位姿状态实时显示界面

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