[发明专利]一种面向巡视器的可分离式星表材质识别方法及系统

说明书

本发明提出一种面向巡视器的可分离式星表材质识别方法和系统，包括：巡视器释放位于其内部的移动感知子系统；该移动感知子系统移动至该巡视器周围指定地点，采集识别该指定地点的星表材质数据；根据该星表材质数据，辅助巡视器进行安全的路径规划和避障。本发明借助可分离式移动子系统，巡视器停留在安全区域控制子系统的移动，完成待行驶路径或待探索区域的星表数据的收集和传输，巡视器根据子系统传回的数据进行材质识别。本发明将有效提高巡视器在星表探索过程中的生存能力，提高探索效率。

技术领域

本发明涉及地外星表探测巡视器的环境感知领域，尤其涉及一种可分离式星表材质识别方法与系统。

背景技术

巡视器是地外星表探测的一种直接有效方式，特别是搭载了多种科学仪器的巡视器，由于能够在行星表面行驶，抵达感兴趣的科学目标，进行地质构造、内部结构、岩石与土壤的矿物与化学成分分析等各种科学探测任务，是帮助人类深入认识宇宙起源与演化的利器。

巡视器对星表材质的准确识别是保证巡视器安全工作的重要保障。由于对星表环境认知的不全面，美国勇气号火星巡视器车轮陷入沙坑，最终导致平台无法移动；美国机智号火星车也遇到车轮陷入沙坑无法移动的困境，经过六周的地面模拟分析找到了摆脱的方法；勇气号和机智号遇到的问题，暴露了对于星表材质缺少正确的感知和认知，将严重影响巡视器的安全和寿命。

对于星表材质的识别，目前的技术大体可分为基于轨道器的探测和基于巡视器的探测两种途径。轨道器通过搭载次表层探测雷达，可实现星表大范围材质的识别，通过拟合次表层物质的介电常数，判断包含的材质的属性，比如研究人员借助雷达数据确认了火星乌托邦低原存在水冰的说法。基于轨道器的探测方式分辨率较低，一般为数十米，该分辨率无法直接应用于巡视器的局部路径规划或者避障任务。基于巡视器的探测方法，有两种实现方式：被动探测式和主动探测式。1)被动传感器探测式，依靠装备的CCD相机和激光雷达获取图像和深度数据，以机器视觉算法进行材质的分类和判断，这种方式的局限性在于，星表环境未知，仅依靠颜色或者纹理信息无法反应星表的硬度、摩擦系数等物理属性。2)主动传感器探测式，在巡视器搭载次表层探测雷达，能够获得比轨道式更高的距离分辨率，比如中国玉兔二号月球车搭载的月球穿透雷达拥有1米的分辨率，目的是在行进过程中对表层结构进行分析，但并不关注车前方的材质属性，比如星表硬度和摩擦系数，且其分辨率和安装方式也无法支持巡视器的路径规划和避障任务。

发明内容

本发明的目的是解决现有巡视器无法准确判断待探索星表材质属性的问题，提出了一种可分离式星表材质识别方法与系统。

针对现有技术的不足，本发明提出一种面向巡视器的可分离式星表材质识别方法，其特征在于，包括：

步骤1、巡视器释放位于其内部的移动感知子系统；

步骤2、该移动感知子系统移动至该巡视器周围指定地点，采集识别该指定地点的星表材质数据。

所述的面向巡视器的可分离式星表材质识别方法，其特征在于，还包括：

步骤3、根据该星表材质数据，辅助巡视器进行安全的路径规划和避障。

所述的面向巡视器的可分离式星表材质识别方法，其特征在于，该星表材质数据包括该指定地点的星表硬度和星表摩擦系数；

该移动感知子系统携带回弹仪进行星表硬度测量，回弹仪驱动内置弹击锤弹击星表，所获得的瞬时反弹力产生回弹距离d，该移动感知子系统到达指定位置后，该移动感知子系统在预设范围内采集多次回弹距离，以测得该指定地点的星表硬度；