月面巡视器遥操作中的任务规划技术研究

任务规划技术是嫦娥三号任务中月面巡视器遥操作中的一项关键技术.本文首先分析了各种月面环境因素对巡视器月面工作过程的影响机制,综合考虑月面地形因素、太阳能量、光照阴影以及对地通信条件等,建立了面向任务规划的综合月面环境.在该环境模型基础上,提出了一种月面巡视器遥操作中的任务规划方法.通过定期更新环境模型,将动态环境模型下的路径规划问题转换为一系列静态环境模型下的路径规划问题,实现任务层的动态路径规划;在路径规划过程中进行实时约束检查,实现行为规划并将其影响效果迭代入动态路径规划过程中,最终实现巡视器任务规划.针对不确定性,本文引入弹性计划提高任务规划输出结果在实际工程中的可行性.仿真实验结果表明:月面综合环境模型全面描述了影响巡视器任务规划的各种环境因素及其影响;任务规划方法可生成全局最优路径,以及沿路径安排的满足约束条件的巡视器行为序列,最终生成巡视器的月面工作序列,作为地面遥操作实施的依据.     

嫦娥三号“玉兔号”巡视器遥操作中的关键技术

2013年12月14日,"嫦娥三号"成功地将月面着陆器和"玉兔号"巡视器送抵月球,这标志着我国已完成了探月工程中"落"月的重要阶段.嫦娥三号任务的一个关键组成部分是由地面遥操作中心控制"玉兔号"巡视器在月面非结构化环境中进行巡视和科学探测,而遥操作技术正是该组成部分成功实施的关键."玉兔号"巡视器遥操作技术主要包括巡视器的导航定位、月面地形重构、行驶路径规划和机械臂探测等关键步骤,这些步骤相互支撑与融合,保证了嫦娥三号任务的顺利实施.本文在对上述4个方面关键技术的发展和应用现状进行总结的基础上,阐述了相关的主要技术途径及其应用特点,分析了各种技术在"玉兔号"月面巡视与科学探测任务实施中的发挥的重要作用,并评述了它们的发展潜力和应用前景,对中国探月工程以及后续火星探测工程中的遥操作具有一定的指导意义.     

嫦娥二号卫星非对称降轨控制技术

嫦娥二号任务中,为完成对预选着陆区高分辨率成像,需在月球背面实施轨道机动以满足成像区域的高度要求.采用目标近月点对面或燃料最优的降轨控制方式,轨控关机将在月球背面地面不可见的情况下完成.为了确保卫星安全,工程要求关机点控制在国内测站跟踪弧段内,并满足卫星应急处置要求.根据任务需要,飞控中心采用了非对称降轨控制方法,对此次轨控的控制点进行偏置,采用迭代方法求解有限推力方式下的轨控参数,并在迭代过程中对目标近月点漂移进行修正.2010年10月26日,嫦娥二号卫星成功降轨,在100km×15km的试验轨道段上飞行32圈,完成了对预选着陆区高分辨率成像.本文在分析降轨控制约束条件和两种常规控制方式的基础上,阐述了非对称降轨控制技术的原理和实现方法,并通过实施数据对轨控进行了效果评价.     

嫦娥三号月球车机械臂探测点定位方法

结合中国嫦娥三号月球车探测的科学应用目标,提出了一种基于投影变换的机械臂探测点定位方法.该方法在总结鱼眼镜头成像模型基础上,建立球面投影与透视投影间的转换关系,求得球面投影中像主点坐标和球半径,利用相关参数将球面投影图像转化为透视投影图像;结合月球车上鱼眼相机的安装位置相对固定,将转换后的透视投影图像重采样生成核线影像.利用相关系数和最小二乘匹配,在鱼眼相机核线影像上实现特征点的亚像素级匹配.通过前方交会计算探测点的三维坐标,并结合探测点邻域点坐标拟合最佳空间平面,获取平面的法向量,即机械臂探测点的定位.采用该方法对仿真图像进行了定位计算,并将计算值与仿真真值进行比较,总误差约为2 mm.实验结果表明,该方法完全能够满足嫦娥三号月球车机械臂探测的定位精度.     

煤矿建设项目安全事故系统思考

本文采用解释结构模型（ISM）方法分析煤矿建设项目安全系统结构层次,描述安全要素的影响路径关系,把安全系统划分为现场作业层、安全保障层、决策管理层和监督规范层四个结构层次,界定安全事故涉及的行为主体。采用系统思考观点,讨论造成煤矿建设项目安全系统结构功能失效的原因,有助于深化认识安全事故的致因机理。     

嫦娥三号巡视器视觉定位方法

月面巡视器的定位是巡视器开展月面科学考察工作的基础,是一项关键技术.本文提出了一种基于计算机视觉的定位方法,将SIFT(scale-invariant feature transform)匹配、相关系数匹配、最小二乘匹配和光束法平差等多项技术融合,实现了相邻站间月面巡视器的导航定位.在实验室构建立体视觉导航系统对本文的方法进行可行性和精度测试,结果表明视觉定位相对精度将优于4%,并成功应用于玉兔号巡视器定位.     

基于证据理论的单一故障诊断方法比较研究

为了比较和研究证据理论中Dempster,Yager,PCR5三种组合规则的融合效果,构建多源传感器故障诊断识别框架,利用已有实验数据分别对基于3种组合规则融合多传感器信息诊断单一故障的过程进行仿真,并采用信息熵作为不确定性量度.结合融合后的基本概率分配函数和故障判定结果对各组合规则的融合效果进行定量比较、分析和评价.结果表明:3种组合规则均能够融合多传感器信息对所选的单一故障实现诊断,其中,Dempster组合规则的诊断结果具有最低的不确定性,Yager组合规则的效果相对较差.该研究对证据理论组合规则在冲突不明显时的融合效果进行了定量分析,是对已有定性分析研究的验证和补充.     

基于人格特质和机器学习分类算法的建筑工人不安全行为识别

获取建筑工人个性特征是实现其不安全行为精准化、个性化干预管理的重要前提,而人格特质是分析建筑工人个性特征的重要依据。本研究以292名一线建筑工人为研究对象,通过问卷调研和深度访谈探究人格特质与不安全行为之间的映射关系,基于大五人格生成不安全行为偏好,利用机器学习分类算法实现建筑工人的不安全行为识别。研究表明：高外倾性、中神经质、中宜人性、低责任心、低开放性映射习惯偏差型不安全行为；中外倾性、低神经质、低宜人性、低责任心、高开放性映射程序偏差型不安全行为；中外倾性、高神经质、中宜人性、高责任心、中开放性映射感知偏差型不安全行为；中外倾性、中神经质、中宜人性、中责任心、中开放性映射技能偏差型不安全行为。同时通过比选CART、RF、AdaBoost和GBDT四种分类算法模型的评估指标,结果发现GBDT算法的不安全行为预测性能最优。