摘要：表层采样是月球采样探测的重要方式,样品智能确认有助于提升工作效率与复杂问题处理能力。结合月球表层采样铲挖工作过程,分析了铲挖过程中臂载相机图像的特点,模仿有人参与识别过程,提出了层次解耦的月球样品智能识别流程,利用深度学习方法构建了一类深度卷积识别网络,完整地描述了图像、特征、标记在网络中的正反传递关系,并在月球表层采样地面试验中进行了验证,结果表明该方法对不同光照、不同背景、不同过程、不同形态的样品,具有较好的泛化识别能力,误识别率优于8.1%,平均单幅识别时间约0.7 s。

摘要：在对月球采样返回任务需求及探测器系统任务剖面进行分析的基础上,设计并研制了一种轻量化、大负载、高精度、宽采样范围月球采样机械臂系统。该系统主要由4自由度机械臂及两种不同采样形式的末端采样器组成,可对不同指定区域浅层月壤进行铲、挖、浅钻等多形式采集。在综合考虑机械臂系统器上布局的基础上,基于运动学模型对采样机械臂的可达采样区域进行仿真分析,提出采样机械臂月面采样策略。基于等尺寸着陆器模拟平台,开展了针对3种不同密实度模拟月壤的采样试验,采样试验结果表明在可达采样空间内,采样机械臂对不同密实度月壤均具有较好的适应性,最大采样深度可达30 mm,最大单次采样量可达270 g,单次采样时间小于2 min。

摘要：嫦娥五号探测器成功实现了中国首次地外天体采样返回。月面工作过程中,表取采样机械臂上的臂载相机获取了大量的图像数据,结合嫦娥五号四自由度表取采样机械臂,利用几何法描述了其逆运动学,针对臂上远摄相机和末端近摄相机2种形式的臂载相机,提出了单目运动相机的成像位姿确定方法,并分析了不同成像位姿图像对表取采样区的视场覆盖,建立了非图像化的多图像交叠评估原则。根据嫦娥五号月面表取采样臂载相机图像,进行了成像位姿与视场覆盖仿真分析,并通过地形重建对结果进行了验证。结果表明该方法可确定大范围运动的臂载相机所获得的图像的交叠联系,通过成像位姿与图像特征相结合,可为区域地形重建等多图像联合应用提供支持。

摘要：钻取采样是月球风化层土壤样品获取的重要方式,密实度是重要的风化层月壤原位特性,对钻进过程中的策略制定有重要影响。本文结合钻取采样过程特点,提出了通过采样机构的力、速度、电流、温度等传感器获取的瞬时信息感知月壤密实度的方法,利用深度学习方法构建一类适应于可变长度序列数据的门控型循环神经网络,实现钻进过程月壤密实度在线分类。研究表明,该分类方法在风化层钻进过程中月壤密实度感知滞后时间约为33s,对未知序列数据识别正确率大于89.36%,具有较高的分类精度和泛化能力。

摘要：嫦娥五号探测器通过表取和钻取的方式分别采集了表层和剖面月壤,并将月壤样品返回地球。月面钻进取芯过程的遥测数据直接反映了采样钻具与剖面月壤之间的相互作用状态,对其进行分析与解译能提高月面钻取采样任务的科学价值。基于嫦娥五号钻取采样装置的系统构成、工作原理和性能指标,从遥测数据中辨识出代表性钻进取芯工况。结合机-壤相互作用机理以及地面钻取采样试验数据,分析钻进取芯过程及其负载波动状态的月壤组构致因,并对全钻进剖面的月壤层序状态进行机理性解译。研究表明,嫦娥五号钻进点月壤剖面至少具有三个明显的层序结构,钻进剖面内存在着毫米级尺度月壤颗粒;钻取采样装置面对非确知月壤剖面已充分发挥其预定效能,并针对我国后续拟实施的星壤剖面采样探测技术做出了展望。

摘要：拉曼光谱是一种新型且强大的月球与深空探测工具。介绍了深空拉曼光谱技术的原理及技术特点,梳理了国际上深空拉曼光谱技术的发展现状,介绍了目前国际上在研/在轨的5台拉曼光谱载荷的设计情况。在此基础上,对深空探测拉曼光谱技术的关键问题进行了分析总结,对该技术的下一步发展进行了展望。

摘要：对于中国月球探测再入返回飞行试验的剩余推进剂,研究并设计了后续飞行方案。首先,基于月球探测再入返回飞行试验任务结束后的轨道和卫星状况,分析了可行的探测目标,确定了以日地月空间和相应平动点作为探测目标的后续飞行方案。其次,针对后续飞行方案中的轨道设计与控制需求,研究了平动点轨道直接转移入轨方法和不同系统的平动点轨道转移方法。相对于目前常见的基于不变流形的平动点转移轨道设计方法,文章方法无需进行大量的流形计算,因而计算步骤简单,计算量大大降低,尤其便于实际飞行任务应用。最后,设计了后续飞行方案的飞行轨道和相应的控制方案,同时分析了控制操作的地面测控条件。研究结果表明,基于月球探测再入返回飞行试验任务的剩余推进剂,完全可以在日地月空间开展多项具有创新性和重要应用价值的飞行试验验证,为我国后续"夸父"和月球探测等深空探测任务积累宝贵的测控技术和经验,同时为后续深空探测的"多目标多任务"设计思路提供有益借鉴。

摘要：我国正在进行月球采样返回工程,月球轨道交会对接是采样返回任务中关键环节之一.本文提出了一种新交会过程中目标航天器和追踪航天器自主航方法.该方法综合利用成像敏感器、交会雷达和激光高度计测量信息,结合绝对轨道动力学模型,利用UKF滤波算法设计航滤波器,能够同时估算交会对接过程中追踪航天器和目标航天器绝对轨道参数.在月球阳照区,采用成像敏感器和交会雷达测量信息进行自主航;在月球阴区,则采用交会雷达和激光高度计测量信息进行自主航.通过理论分析和数学仿真,验证了所提出自主航方法有效性.本文所提出方法为月球轨道交会对接工程实现提供了理论参考.

摘要：嫦娥三号巡视器移动分系统需适应低重力,大温差,超高真空以及带电月尘等空间及月表环境,并承载多种科学载荷进行月表巡视.阐述嫦娥三号移动分系统的任务需求,进行移动分系统原理设计,及其驱动机构,差动机构,车轮与防尘密封圈等组件的结构设计;建立移动分系统数字样机并进行静力学,动力学与热分析及优化;对移动分系统及其组件进行模拟月面环境下的爬坡,越障,脱困和防尘密封等地面模拟试验;嫦娥三号巡视器自2013年12月15日登上月面,经受2个月球昼夜的严酷月面环境考验,已行进100多米.

摘要：针对月球以远深空探测任务中,远距离、长时延、弱信号的测控通信难点,有效手段之一就是提高射频频率.为此,在嫦娥二号工程中首次开展了X频段测控通信技术试验.本文重点研究了X频段测控通信系统天地一体化的设计与实现,阐述了技术试验系统的组成、关键技术攻关情况、系统试验与测试方法.试验结果表明,与S频段测控通信系统相比,X频段在链路性能、测定轨精度方面有显著提高,将正式作为后续月球及深空探测的主要频段.