嫦娥五号月面表取采样点选择

郑燕红; 邓湘金; 顾征; 金晟毅; 李青

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

嫦娥五号月面表取采样点选择

更新时间：2021-11-29

- 嫦娥五号月面表取采样点选择
- Lunar surface sampling point selection of Chang’E 5
- 光学精密工程 2021年页码：1-9
- 作者机构：
  
  北京空间飞行器总体设计部，北京 100094
- 作者简介：
  
  [ "郑燕红（1982-），男，重庆潼南人，博士，高级工程师，2004、2006、2010年于哈尔滨工业大学获得学士、硕士、博士学位，主要从事地外天体采样封装技术研究。E-mail： zhengyhsince2018@hotmail.com" ]
- 基金信息：
  
  国家探月工程重大科技专项;中国航天科技集团青年拔尖人才基金;国家自然科学基金资助项目(61773383)
- DOI：
  中图分类号： V447+.1
- 收稿日期：2021-04-27，
  
  修回日期：2021-06-30，
- 稿件说明：
移动端阅览
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.

关键词

Keywords

references

ROUZE E R ， CLARY M C ， CROISSETTE D H L ， et al . Surveyor surface sampler instrument ［R］. NASA， 1968， JPL-TR-32 - 1223 ： 30 - 31 .

COOLEY C G ， LEWIS J G . Viking lander system primary mission performance report ［R］. NASA， 1977 ， NASA-CR-145148： VI 19 - 26 .

BONITZ R ， SHIRAISHI L ， ROBINSON M ， et al . The phoenix Mars lander robotic arm ［C］. 2009 IEEE Aerospace conference . IEEE ， 2009 ： 1 - 12 . doi: 10.1109/aero.2009.4839306 http://dx.doi.org/10.1109/aero.2009.4839306

BEDFORD C C ， BRIDGES J C ， SCHWENZER S P ， et al . Alteration trends and geochemical source region characteristics preserved in the fluviolacustrine sedimentary record of Gale crater， Mars ［J］. Geochimica et Cosmochimica Acta ， 2019 ， 246 ： 234 - 266 . doi: 10.1016/j.gca.2018.11.031 http://dx.doi.org/10.1016/j.gca.2018.11.031

ABARCA H ， DEEN R ， HOLLINS G ， et al . Image and data processing for InSight lander operations and science ［J］. Space Science Reviews ， 2019 ， 215 （ 2 ）： 1 - 53 . doi: 10.1007/s11214-019-0587-9 http://dx.doi.org/10.1007/s11214-019-0587-9

陈丽平，顾征，郑燕红，等 . 一种航天器微小相机的视场覆盖增强方法［J］. 红外与激光工程， 2020 ， 49 （ S1 ）： 209 - 216 .

CHEN L P ， GU ZH ， ZHENG Y H ， et al . Coverage-enhancing method for view of micro camera on spacecraft ［J］. Infrared and Laser Engineering ， 2020 ， 49 （ S1 ）： 209 - 216 . （in Chinese）

姜水清，刘荣凯，林云成，等 . 铲挖式表层月壤采样器设计与试验［J］. 中国空间科学技术， 2019 ， 39 （ 1 ）： 49 - 58 . doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2018.0067 http://dx.doi.org/10.16708/j.cnki.1000-758X.2018.0067

JIANG SH Q ， LIU R K ， LIN Y CH ， et al . Design and test of a sampler for lunar surface regolith ［J］. Chinese Space Science and Technology ， 2019 ， 39 （ 1 ）： 49 - 58 . （in Chinese） . doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2018.0067 http://dx.doi.org/10.16708/j.cnki.1000-758X.2018.0067

郑燕红，邓湘金，姚猛，等 . 月球表层采样样品智能确认方法［J］. 宇航学报， 2020 ， 41 （ 8 ）： 1094 - 1104 . doi: 10.3873/j.issn.1000-1328.2020.08.013 http://dx.doi.org/10.3873/j.issn.1000-1328.2020.08.013

ZHENG Y H ， DENG X J ， YAO M ， et al . An intelligent approach for identification of lunar surface sampling soil ［J］. Journal of Astronautics ， 2020 ， 41 （ 8 ）： 1094 - 1104 . （in Chinese） . doi: 10.3873/j.issn.1000-1328.2020.08.013 http://dx.doi.org/10.3873/j.issn.1000-1328.2020.08.013

张烁，徐亚明，刘少创，等 . 嫦娥-3号月面巡视探测器立体相机的控制场检校［J］. 武汉大学学报·信息科学版， 2015 ， 40 （ 11 ）： 1509 - 1513 . doi: 10.13203/j.whugis20130610 http://dx.doi.org/10.13203/j.whugis20130610

ZHANG SH ， XU Y M ， LIU SH CH ， et al . Calibration of chang'e-3 lunar rover stereo-camera system based on control field ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2015 ， 40 （ 11 ）： 1509 - 1513 . （in Chinese） . doi: 10.13203/j.whugis20130610 http://dx.doi.org/10.13203/j.whugis20130610

王谭，王磊磊，张卫国，等 . 基于张正友标定法的红外靶标系统［J］. 光学精密工程， 2019 ， 27 （ 8 ）： 1828 - 1835 . doi: 10.3788/ope.20192708.1828 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20192708.1828

WANG T ， WANG L L ， ZHANG W G ， et al . Design of infrared target system with Zhang Zhengyou calibration method ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2019 ， 27 （ 8 ）： 1828 - 1835 . （in Chinese） . doi: 10.3788/ope.20192708.1828 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20192708.1828

杨景豪，刘巍，刘阳，等 . 双目立体视觉测量系统的标定［J］. 光学精密工程， 2016 ， 24 （ 2 ）： 300 - 308 . doi: 10.3788/OPE.20162402.0300 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20162402.0300

YANG J H ， LIU W ， LIU Y ， et al . Calibration of binocular vision measurement system ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2016 ， 24 （ 2 ）： 300 - 308 . （in Chinese） . doi: 10.3788/OPE.20162402.0300 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20162402.0300

GEIGER A ， ROSER M ， URTASUN R . Efficient large-scale stereo matching ［M］. Computer Vision – ACCV 2010. Berlin， Heidelberg ： Springer Berlin Heidelberg ， 2011 ： 25 - 38 . doi: 10.1007/978-3-642-19315-6_3 http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-19315-6_3

刘东生，陈建林，费点，等 . 基于深度相机的大场景三维重建［J］. 光学精密工程， 2020 ， 28 （ 1 ）： 234 - 243 . doi: 10.3788/ope.20202801.0234 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20202801.0234

LIU D SH ， CHEN J L ， FEI D ， et al . Three-dimensional reconstruction of large-scale scene based on depth camera ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2020 ， 28 （ 1 ）： 234 - 243 . （in Chinese） . doi: 10.3788/ope.20202801.0234 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20202801.0234

TOLA E ， LEPETIT V ， FUA P . DAISY： an efficient dense descriptor applied to wide-baseline stereo ［J］. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence ， 2010 ， 32 （ 5 ）： 815 - 830 . doi: 10.1109/tpami.2009.77 http://dx.doi.org/10.1109/tpami.2009.77

曹留霞，王晓红，李闯，等 . BRISK-DAISY无人机影像匹配算法研究［J］. 测绘工程， 2020 ， 29 （ 2 ）： 17 - 22 .

CAO L X ， WANG X H ， LI CH ， et al . Research on BRISK-DAISY UAV image matching algorithm ［J］. Engineering of Surveying and Mapping ， 2020 ， 29 （ 2 ）： 17 - 22 . （in Chinese）

王文瑞，刘克俭，顾金麟，等 . 有关节约束超冗余机械臂的增益优化轨迹规划［J］. 光学精密工程， 2019 ， 27 （ 5 ）： 1075 - 1086 . doi: 10.3788/OPE.20192705.1075 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20192705.1075

WANG W R ， LIU K J ， GU J L ， et al . Gain-optimization trajectory planning method for hyper-redundant manipulator with joint constraints ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2019 ， 27 （ 5 ）： 1075 - 1086 . （in Chinese） . doi: 10.3788/OPE.20192705.1075 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20192705.1075

浏览量

505

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

嫦娥五号月面表取采样点选择