[发明专利]月面形貌环境综合模拟试验场及其模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及模拟技术，具体来说，涉及一种月面形貌环境的综合模拟试验场及其模拟方法。 

技术背景

前苏联在上世纪登月期间，建设环形土壤通道模拟试验场(长70米、宽4米)，主要包括环形坑等；还建设有综合形貌模拟试验场：长50m，宽50m；包括环形坑、沟壑和岩石等。并且早在1965年，美国为Apollo计划在休斯顿约翰逊空间中心建立了一个空间环境模拟室(SESL)，以提供Appollo时期所有载人航天器和LRV的地面试验。LOCKHEED导弹和空间公司(LMSC)建立了一个高大的人造仓，来模拟月球庇护所和月球太空舱外环境。其中的测试床允许确定相互作用效应，包括重力的减少、合适的阻碍物、与高度有关的压力的减少，综合1/6的重力、合适的障碍物、真空条件等，进行月面巡视探测器所面临的环境的模拟试验，从而降低月球探测任务中操作控制的风险。 

除了美国、前苏联为其月球车的行走、导航、避障性能考核做了大量的地面试验外，日本也为考察月球车的远程操纵、自主行走和机动性，建立有综合试验场，包括月球车试验台，室内设备，仿真系统，沙盘模型。月球车试验台包括远程操纵试验台和自主巡航试验台。室内设备是为月球车试验台服务的系统。室外的沙盘模型占地80m×80m，包括了陨 石坑，山丘和峡谷等月表地貌(可参见文献T.Adachi，T.Iijima，S.Okamoto，and T.Takan，“An experimental facility for Lunar Rover development”，46thInternational Astronatutical Congress，Oslo，Norway，1995)。 

目前在国内对月球车的研究主要集中在对月面巡视探测器的研制，月面巡视探测器的工作模式、各个系统的组成和实现方案。对相关的地面试验研究很少，而工程化应用的地面试验场更是寥寥无几。综合以上可知，国内外的试验场只单独实现了对月面土壤、地形地貌的模拟，没有包括光照和背景环境的综合环境模拟。因此为了考虑了各种模拟条件，例如背景、灯光、以及地面的月球形貌模拟条件对整体月面形貌模拟试验场的影响，有必要对这些试验条件进行合理地布置，以供月面巡视探测器在其中进行各项地面试验并预期达到理想的模拟效果。 

发明内容

本发明的目的之一是提供一种背景、灯光以及地面试验条件都能充分展示月面形貌的月面形貌环境的综合模拟试验场。 

本发明的另一目的是提供一种月面形貌环境的综合模拟方法，该方法综合了月面光照模拟、月面背景环境模拟、月面土壤和地形地貌模拟，可以实现有限空间内表现月面无限的空间背景的效果。 

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案： 

一种月面形貌环境的综合模拟试验场，其包括密闭的黑空间月面形貌试验场、光照模拟系统、背景环境模拟系统、月面土壤和地形地貌模拟系统，其中，所述月面形貌试验场内的光照模拟系统包括单边墙体上设置的模拟日光斜射的照明灯，优选镝灯，其功率不小于4Kw，优选4Kw，以及设置在试验场四周墙体上散布的若干个功率不小于1.2Kw的照明灯，优选镝灯；所述背景模拟系统包括幕布，该幕布选择喷绘月表环形山和深空背景，优选根据登月进行计算获得的真实星空背景；所述月面土壤和地形地貌模拟系统包括将月面复杂的形貌简化为斜坡，坑和石块的典型地形，然后利用模拟月壤根据已知的月面形貌数据进行构造。 

其中，上述试验场为是矩形或圆形等形状，但优选圆形，所述试验场内的模拟区为矩形或圆形，圆形模拟区的有效试验面积直径在10m以上；或者矩形模拟区的面积在10m×10m以上，无论哪种形状的模拟区，其有效高度要在7m以上。 

其中，密闭的黑空间月面形貌试验场由密闭外墙形成，墙体内侧涂有黑色漆，优选黑色亚光漆。 

其中，上述照明灯例如镝灯都配装有挂具，以对灯的照射方向和高度的调节，并且其色温可达5600K。 

其中，上述幕布也可设置天牌灯、底牌灯等灯阵把光投射到背景幕布上或者优选在背景幕布后通过设置灯箱来进行背部打光来表现幕布的画面。其大小可根据模拟区大小和/或形状进行选择。 

其中，所述月面土壤和地形地貌模拟系统中的斜坡，坑和/或石块的数量没有特别的限制，可根据已知的月面形貌数据进行构造。