[发明专利]月球探测器悬停阶段扫描选取安全着陆区域方法

说明书

技术领域

本发明涉及月球探测器在悬停阶段根据月面地貌信息选取安全软着陆区域技术领域。

背景技术

前苏联的Lunar系列月球探测器和美国的Surveyor系列月球探测器在月球上着陆之前，没有对着陆区域的安全性进行判别，直接软着陆至月面；美国的Apollo系列探测器在着陆之前，由宇航员来选取着陆区域以保证着陆安全。对于无人月球软着陆探测器，为了保证着陆安全，控制系统必须具备获取月面信息并选取安全着陆区域的能力。日本SELENE-B探测器安装了扫描式激光检景器和图像敏感器，其目的是在着陆前对月面成像，检测障碍保证着陆安全。但是，并没有见到着陆区域选取方法的相关报道。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足之处，提供了一种在月球探测器的悬停阶段，能够根据月面成像敏感器所提供的三维月面信息，得到距离探测器最近的安全着陆区域的扫描选取方法。

本发明的方法的技术解决方案是：月球探测器悬停阶段扫描选取安全着陆区域方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)用月面成像敏感器获得对应区域的月面三维信息；

(2)将月球探测器在着陆情况下所占区域的大小定义为单位面积，单位面积的中心定义为着陆中心；

(3)以与当前月球探测器接近的月面上的点作为着陆中心起始判别点，从里向外以顺时针或逆时针螺旋形式或环形方式按固定距离逐步移动着陆中心，逐个判别每个着陆中心所在单位面积的着陆区域是否满足着陆条件；

(4)若着陆中心所在单位面积的着陆区域不满足着陆条件，则继续移动着陆中心进行判别；若着陆中心所在单位面积的着陆区域满足着陆条件，则月球探测器移动至所述着陆区域处降落。

所述的步骤(3)中以固定距离逐步移动着陆中心，固定距离等于月面成像敏感器平面分辨率的距离。

所述的步骤(3)中以固定距离逐步移动着陆中心，固定距离为0.1～1m。

所述的步骤(3)中着陆条件包括坡度和最大凸起高度两个条件。

所述的坡度为0～8°。

所述的最大凸起高度为0～20cm。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)在最小的水平位移范围内找到适于探测器降落的地点，具有一定的减少燃料消耗的作用；

(2)所选区域可以保证探测器着陆安全。

附图说明

图1为本发明选取的单位面积S；

图2为着陆中心以顺时针的螺旋形式进行扫描选取；

图3为着陆中心以逆时针的螺旋形式进行扫描选取；

图4为着陆中心以环形的形式从里向外进行扫描选取。

具体实施方式

实施例1：

月面成像敏感器的平面分辨率为0.1m，则通过月面成像敏感器可以得到月面上每间隔0.1m的点的高度信息。如图1所示，将月球探测器在着陆情况下所占区域的面积定义为单位面积S，将单位面积S的中心定义为着陆中心，图中每个网格的宽度为0.1m。如果单位面积S为0.2m×0.2m，则S共有3×3个点的高度数据。

从当前月球探测器正对应的月面上的点为着陆中心起始判别点，以顺时针螺旋形式从里向外逐个点移动着陆中心，如图2所示，对每个着陆中心所在的单位面积S内的所有高度数据进行运算，判断相应单位面积的着陆区域是否安全。

安全着陆区域的条件为：着陆区域的坡度不大于8°，着陆区域内凸起高度小于20cm。

设S大小区域内的n×n组数据(x_ij，y_i，z_j)(i，j＝1，2，…，n)，其中(y_i，z_j)代表平面位置，x_ij代表(y_i，z_j)处的高度。着陆区的坡度可以通过最小二乘法估计求得。设由观测数据拟合出的平面方程为

x＝a₀+a₁y+a₂z

其中，a₀、a₁、a₂为待定系数。求系数a₀、a₁、a₂使得