当前位置:
首页
新闻动态
科技要闻
正文
视觉测量技术助力嫦娥五号探测器顺利落月
发布时间:2020-12-02 浏览量:191

嫦娥五号探测器动力下降过程降落相机拍摄的图像(国家航天局供图)

12月1日23时11分,嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近的预选着陆区,并传回着陆影像图。

12月1日22时57分,嫦娥五号着陆器和上升器组合体从距离月面约15公里处开始实施动力下降,7500牛变推力发动机开机,逐步将探测器相对月球速度从约1.7公里/秒降为零。期间,探测器进行快速姿态调整,逐渐接近月表。此后进行障碍自动检测,选定着陆点后,开始避障下降和缓速垂直下降,平稳着陆于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区。着陆过程中,着陆器配置的降落相机拍摄了着陆区域影像图。

成功着陆后,着陆器在地面控制下,进行了太阳翼和定向天线展开等状态检查与设置工作,将正式开始持续约2天的月面工作,采集月球样品。

嫦娥五号探测器软着陆后降落相机拍摄的图像(国家航天局供图)

月球表面环境复杂,着陆器顺利着陆是一大考验,运行轨迹、姿态等都直接影响着陆任务。要捕捉航天器高速运动轨迹,就要用到高速相机。

在嫦娥五号任务中,视觉测量技术发挥了重要作用。记者从航天科技集团五院514所获悉,该所研发的高速光学跟踪系统、提供的数据处理服务助力嫦娥五号地面模拟悬停避障试验和着陆缓冲试验,为嫦娥五号月面着陆提供重要数据支撑。

高速光学跟踪系统解决测量难题

悬停避障试验是嫦娥五号着陆器在地面试验阶段必不可少的重要环节。

研发团队介绍,由于试验的特殊性,必须采用外测非接触式测量的方法对着陆器的飞行轨迹、姿态进行高速三维数据采集获取。此外,试验场地特点、着陆器复杂的运行轨迹、不允许附加额外质量等要求,对设备的可移动性、便携性及环境耐受性也提出了考验。

而514所凭借在高速视觉测量方面的技术积累,以“高速光学跟踪测量系统”为解决这一测量难题提供了可靠方案。据介绍,在接到研制任务后,该所以型号系统工程管理的模式,积极组建研发团队,迅速制定周密的方案,确定关重的考核节点,全力以赴开展研制工作。

为保障嫦娥“落月”的万无一失,研发攻关团队制定了一系列保障措施,从设计方案、测试大纲到测试细则、产品验收方案;从测试人员到产品检验人员;从单机产品试验到系统考核试验,方方面面追求尽善尽美。

在紧张的9个月研发周期内,团队攻克了快速视觉跟踪、大空间三维标定、高速相机与二维转台数据融合、转台高速旋转稳定等难题,圆满完成了“高速光学跟踪测量系统”的研制工作,并顺利通过验收,为嫦娥五号的奔月之路贡献了计量人的力量。

一天处理上万幅图像力保节点

嫦娥五号着陆器缓冲试验也是一项地面关键试验,试验中,着陆速度和姿态的测量数据是检测着陆器产品性能指标的重要依据,因此,充分有效获取该项数据成为试验测量的重中之重。

为此,514所高速摄像测量队伍与牵头单位技术团队仔细勘测现场、认真讨论测量方案、周密制定试验口令,提出了快速标定及多相机定位技术方案,突破了传统多相机标定技术需耗费较长时间的禁锢,大大提高了测量效率,为保障试验进度作出贡献。

方案确定后,进入“实战”阶段。为确保数据精准可靠,技术团队一遍遍开展预演试验,从白天准备到傍晚的合练,再到深夜的一次次正式试验,再到凌晨的数据处理,在一天时间内处理了上万幅图像数据并编制了试验测试报告,为着陆缓冲试验提供最精准的信息处理,圆满完成试验测量任务。