Lunar surface sampling point selection of Chang’E 5

Yan-hong ZHENG; Xiang-jin DENG; Zheng GU; Sheng-yi JIN; Qing LI

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Lunar surface sampling point selection of Chang’E 5

更新时间：2021-11-29

- Lunar surface sampling point selection of Chang’E 5
- Optics and Precision Engineering Pages: 1-9(2021)
- 作者机构：
  
  北京空间飞行器总体设计部，北京 100094
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：
  CLC： V447+.1
- Received：27 April 2021，
  
  Revised：30 June 2021，
- 稿件说明：
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郑燕红,邓湘金,顾征等.嫦娥五号月面表取采样点选择[J].光学精密工程,

ZHENG Yan-hong,DENG Xiang-jin,GU Zheng,et al.Lunar surface sampling point selection of Chang’E 5[J].Optics and Precision Engineering,
郑燕红,邓湘金,顾征等.嫦娥五号月面表取采样点选择[J].光学精密工程, DOI：10.37188/OPE.XXXXXXXX.0001

ZHENG Yan-hong,DENG Xiang-jin,GU Zheng,et al.Lunar surface sampling point selection of Chang’E 5[J].Optics and Precision Engineering, DOI：10.37188/OPE.XXXXXXXX.0001

摘要

嫦娥五号探测器成功实现了我国首次地外天体采样返回，利用表取采样方式顺利完成了月面多点样品采集工作。根据嫦娥五号探测器特点，阐述了表取采样工作过程，分析了斜侧安装的监视相机可视覆盖区域，并形成了适应于光照不均匀、纹理高度相似场景的月面三维数字重构流程。然后，结合表取采样机械臂与器表设备构型布局情况，构建了表取采样可达约束条件，进行了可视可达区分析。并针对任务采用的一类大尺度采样器，提出了数字仿真分析与物理实物验证相结合的采样点确定方法。嫦娥五号月面工作期间，利用该方法通过分析、仿真与物理验证，实现了平均精度优于1 cm的物理地形重建，确定了周向安全间距不小于15 cm、纵向安全间距不小于2 cm的采样点族，结果表明该方法确定的采样点正确、安全，有效支持了嫦娥五号表取采样活动。

Abstract

The Chang’E 5 explorer successfully realized China’s first mission of sampling and returning to extraterrestrial body. Multi-point lunar samples were collected with surface sampling mode. According to the characteristic of Chang’E 5， the process of surface sampling was expounded. The coverage of monitoring cameras which were mounted obliquely was analyzed. And the three dimension digital reconstruction workflow adapted for uneven illumination and high similarity texture scene was formed. Considering the layout of surface sampling manipulator and other surface devices of lander， the reachable constraint condition of sampling monition was structured. And the sampling area which is visible and reachable was discussed. Aiming at a class of large scale sampler， a multi-sampling point selection method combining digital simulation and physical verification was proposed. And then the method which include analysis， simulation and verification， was applied in the Chang’E 5 surface sampling task. It realizes average precision of reconstruct physical terrain less than 1 cm. And the sampling points which circumferential safety spacing more than 15 cm and longitudinal safety spacing more than 2 cm were confirmed. The mission results indicated that the sampling points are correct and reliable. The method supported Chang’E 5 surface sampling activities effectively.

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