[发明专利]一种用于探月工程的巡视器刨坑调姿方法

说明书

技术领域

本发明属于空间探测技术领域，尤其涉及一种用于探月工程的巡视器刨坑调姿方法。

背景技术

中国探月工程分为“绕、落、回”三个阶段，目前已经成功实施第二阶段的工作，即在月面软着陆释放月面巡视器在月球表面漫游，利用器载的科学探测设备对月球进行近距离考察。

巡视器在月面工作时，需要经受月夜期间和月食期间的低温考验，为了安全度过月夜和月食，巡视器热控系统要求车体姿态（包括偏航角、俯仰角和滚动角）要满足特定的要求。

现有技术中没有直接调整巡视器姿态的具体方法，在国内外的探月工程中均是通过巡视器继续行走，寻找合适的地形来满足巡视器姿态的需求。但是，这种方法往往月表地形的制约，且行走需要耗费一定的时间，不能及时满足姿态调整的要求，最终导致月面探测的效率降低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于探月工程的巡视器刨坑调姿方法，地面控制巡视器先通过原地转向或者按曲率行走调整巡视器的偏航角，接着使用刨坑调姿策略来调整巡视器的俯仰角和滚动角，最终满足太阳光线从一定角度入射，从而达到合理加热的目的。

本发明的用于探月工程的巡视器刨坑调姿方法，其包括以下步骤：

地面控制巡视器通过原地转向或者弧度行走调整巡视器的偏航角，然后控制巡视器的车轮进行刨坑来调整巡视器的俯仰角和滚动角，完成调姿。

进一步的，

控制巡视器的车轮进行刨坑时，先调整滚动角，最后调整俯仰角。

进一步的，

所述巡视器的车轮包括：左前轮、左中轮、左后轮、右前轮、右中轮、右后轮；根据所述巡视器的当前姿态和目标姿态，确定俯仰角和滚动角的调整角度；

当需要增大俯仰角时：左前轮、右前轮、左中轮、右中轮锁死，左后轮、右后轮后退，使得车体前高后低；

当需要减小俯仰角时：左后轮、右后轮、左中轮、右中轮锁死，左前轮、右前轮前进，使得车体后高前低；

当需要增大滚动角时：左前轮、左中轮、左后轮锁死，右前轮和和右中轮前进，右后轮后退，使得车体左高右低；

当需要减小滚动角时：右前轮、右中轮、右后轮锁死，左前轮和和左中轮前进，左后轮后退，使得车体右高左低。

进一步的，

调整俯仰角和滚动角时，调整时间单位为10s每次，调整单位为10°/s。

本发明的有益效果在于：

本发明直接对巡视器姿态进行调整，不受制于月表地形的制约，通过刨坑策略来调整巡视器的俯仰角和滚动角，及时满足了姿态调整的要求，达到合理加热的目的，提高了月面探测的效率。

附图说明

图1是本发明的实施例一的巡视器本体坐标系示意图。

具体实施方式

实施例一

在本专利以巡视器在过月夜或月食为实施例进行详细论述：

巡视器在过月夜或月食之前，地面控制巡视器先通过原地转向或者按曲率行走调整巡视器的偏航角，接着使用刨坑调姿策略来调整巡视器的俯仰角和滚动角，最终满足太阳光线从一定角度入射，从而达到合理加热的目的。

具体的刨坑调姿方法如下：

步骤1，建立巡视器本体坐标系Fb和月面定点坐标系Fn，并以所述月面定点坐标系Fn作为所述巡视器本体坐标系Fb的基准；具体见图1。图1是本发明的实施例一的巡视器本体坐标系示意图。

巡视器本体坐标系Fb：

以巡视器的结构底板对月面的理论几何中心为原点Ob；沿结构底板对月面法线方向作为Zb轴，且+Zb轴指向月面；位于结构底板对月面内、垂直于机械臂安装面作为Xb轴，且+Xb轴指向机械臂方向；按右手法则确定Yb轴；

月面定点坐标系Fn：

位于巡视器结构底板对月面的几何中心为原点On；Xn轴指向北；Yn轴指向东；按右手法则确定Zn轴。

步骤2，确定巡视器的偏航角、俯仰角和滚动角；

将巡视器本体坐标系Fb和月面定点坐标系Fn的三轴对应平行；

若巡视器本体坐标系经过3(θyaw)——2(θpitch)——1(θroll)主轴旋转，即巡视器本体坐标系Fb依次绕巡视器本体坐标系Fb的X轴转动θyaw、绕巡视器本体坐标系Fb的Y轴转动θpitch、绕巡视器本体坐标系Fb的Z轴转动θroll，到达一个新的状态；

确定巡视器新的姿态：偏航角为θyaw，俯仰角为θpitch，滚动角为θroll。