熊耀恒[1]2002年在《月球激光测距的新技术方法研究》文中研究表明月球激光测距是国内外所瞩目的宏伟目标 ,代表着单光子探测技术的高峰。本论文的目的是探索提高激光测月回波光子数的新方法 ,进而增加激光测月成功的几率。其思路是源于一个新的想法 :在激光测月过程中引入大气波前倾斜量实时补偿的技术。首先介绍激光测月的现状和其难度所在 :回波光子数太少 ,基本上属于亚光子探测范畴。在现有技术条件下 ,本文对影响激光测月回波光子数的因素逐一进行分析讨论 ,提出应该把激光束截面能量分布和大气湍流效应包括进去。为此分析讨论了大气湍流和大气中光场的基本统计性质、激光束在大气中传输时所受大气湍流的影响以及大气湍流对激光测距的影响 ,得出大气湍流特别对激光测月有着明显影响的结论。在此基础上对传统的激光测距方程进行了修正 ,使其应用到激光测月时更符合真实的情况 ,从而指导补偿的进行。涉及到在激光测月中对受大气湍流而畸变的激光束进行补偿 ,本文抓住重点 ,通过分析看出对大气倾斜量的实时补偿是提高激光测月回波光子数的重要因素。结合激光测月以及云南天文台现有测距系统的实际情况 ,本文独创性地提出利用激光测月目标近旁一定大小区域的扩展面源探测与计算大气倾斜量 ,然后对激光测月中的激光束进行大气倾斜量实时补偿的新技术方法。在分析比较?
熊耀恒[2]2001年在《月球激光测距的新技术方法研究》文中研究说明月球激光测距是国内外所瞩目的宏伟目标，代表着单光子探测技术的高峰。 本论文的目的是探索提高激光测月回波光子数的新方法，进而增加激光测月成功的几率。其思路是源于一个新的想法：在激光测月过程中引入大气波前倾斜量实时补偿的技术。 首先介绍激光测月的现状和其难度所在：回波光子数太少，基本上属于亚光子探测范畴。在现有技术条件下，本文对影响激光测月回波光子数的因素逐一进行分析讨论，提出应该把激光束截面能量分布和大气湍流效应包括进去。为此分析讨论了大气湍流和大气中光场的基本统计性质、激光束在大气中传输时所受大气湍流的影响以及大气湍流对激光测距的影响，得出大气湍流特别对激光测月有着明显影响的结论。在此基础上对传统的激光测距方程进行了修正，使其应用到激光测月时更符合真实的情况，从而指导补偿的进行。涉及到在激光测月中对受大气湍流而畸变的激光束进行补偿，本文抓住重点，通过分析看出对大气倾斜量的实时补偿是提高激光测月回波光子数的重要因素。结合激光测月以及云南天文台现有测距系统的实际情况，本文独创性地提出利用激光测月目标近旁一定大小区域的扩展面源探测与计算大气倾斜量，然后对激光测月中的激光束进行大气倾斜量实时补偿的新技术方法。在分析比较各种从低对比度扩展源中计算大气倾斜量的算法后，本文认为采用绝对差分法最佳。最后是具体的激光测月的新技术方案，同时对此方法的理论与技术进行了分析讨论，推导出新技术方法的理论依据、补偿效果、可行性与实用性。 本文仅是一个新技术方法的开端，还有许多工作要做。希望本文的结果对激光测月理论的发展和实际提高测月成功的几率有一定的意义。
刘基余[3]2015年在《用月球激光发射系统取代月球激光后向反射镜阵列的建议》文中研究说明基于对Apollo激光后向反射镜阵列的研究,提出用类似于"玉兔"月球车的月球激光发射系统取代月球激光后向反射镜阵列的建议,由地面上的月球激光测量系统实施单程激光测距,达到精确测量地月距离的目的。建议能够开创月球探测技术新途径。
周允芬[4]1985年在《发展中的月球激光测距系统》文中认为本文根据有关激光测月技术的调研结果介绍了八十年代国际上新建的激光测月站和部分科学研究成果。提出本研究室开展研究的建议。
葛之江, 殷礼明, 林宗坚[5]2006年在《月球测图技术发展及其关键技术分析》文中研究表明首先针对国外有关测绘技术和方案,对国际月球探测测绘历程进行概括总结,并针对CCD立体观测、干涉雷达测量、扫描激光测绘等3种主要的测绘方案进行分析比较,继而提出适合我国月球探测目标的叁维遥感测绘成像技术途径,并对月球探测器叁维遥感数据的信息成像模型进行了分析和阐述,对数据表示、处理和存储进行论述;建议“采用组合CCD相机和成像光谱仪的月球叁维遥感”作为我国环月遥感立体测绘的首选方案。
邹小兵[6]2005年在《移动机器人原型的控制系统设计与环境建模研究》文中提出本论文来源于国家自然科学基金支持的“未知环境中移动机器人导航控制的理论与方法研究”(项目号:60234030)。作为该项目研究的一部分,本论文研究目标是提供一个移动机器人的原型系统,为开展移动机器人导航控制研究提供实验平台。移动机器人原型系统是各种移动机器人的抽象与简化,重点研究控制结构与控制策略。本论文着重于以下二个关键问题的研究: (1) 在软硬件上具有开放性的体系结构是实现机器人智能扩展的基础,因此本论文首先对移动机器人的体系结构进行了研究。提出了一个智能移动机器人的分布式控制系统,并行异步地实现反应式行为、动态慎思式规划与环境建模的分散智能。 (2) 针对移动机器人的导航,研究空间知识的表示方法。认知地图是有关大规模环境的知识表示,建立在较长时间的观察与环境信息积累基础上。论文将环境空间知识的表示分为感知层与特征层,感知层采用直观的度量表示方法,实现实时信息融合与导航支持。特征层建立在区域信息的积累上,以拓扑模型对环境特征进行描述,实现全局的规划决策。 本论文围绕研究的关键问题,开展了以下几个内容研究: ◆ 设计并实现了一个移动机器人原型控制系统。系统采用基于网络的分布式控制结构,为进一步研究与开发提供了开放式的平台支持。提出了一种基于空间知识表示分层的复合式体系结构设计方法,移动机器人的实时导航控制通过反应式行为与慎思式规划协作完成,环境拓扑建模则在特征层次上实现空间知识的扩展。 ◆ 针对移动机器人路径跟踪中的侧向误差镇定问题,将全局坐标下的运动学模型转换为极坐标下的跟踪模型;应用Backstepping方法设计控制器,获得了满足Lyapunov稳定性条件的针对加速度的控制律。 ◆ 针对移动机器人的导航控制,研究了一种反应式行为与动态慎思式规划相结合的复合导航策略。基于模拟退火的局部规划方法,设计了扰动控制的布朗运动模型,采用激光雷达的实时信息实现滚动窗口下的局部优化。通过改进的逆向D~*算法实现导航过程中的动态慎思规划,减少未知环境下全局搜索的盲目性。 ◆ 提出一种非结构化环境中基于激光雷达的感知系统设计方法,实现了一个以2-D激光雷达、精密转动云台相结合的3-D地形测量与分析系统。针对激光雷达噪声干扰的特点设计动态自适应滤波器,实现局部地图信息获取与3-D地形的重建。 ◆ 提出一种基于近似Voronoi边界网络(Approximate Voronoi Boundary Network,AVBN)的自主环境建模方法。依赖移动机器人在未知环境中的局部区域感知信息建立环境可行区域的拓扑结构模型,相对于广义Voronoi图方法,AVBN能够以较少的网络节点反映移动机器人运行环境中可行区域的网络化结构,从而降低了路径规划的计算复杂度。最后,针对网络路径的规划问题,提出了一种基于Elitist竞争机制的GAs算法。
吴凌飞[7]2010年在《基于无线传感器网络的月球车定位导航研究》文中指出月球是地球唯一的天然卫星,是人类向外太空发展的第一步。月球上约有60多种丰富的矿藏和新能源,具有潜在的巨大的经济意义。开发月球资源,建立月球基地已成为世界航天活动的必然趋势和竞争热点。2004年2月,我国国防科工委/国家航天局宣布我国的“嫦娥”探月工程。目前,“嫦娥”二期工程正在积极准备中,其中一个重点内容就是研究月球车在月面环境下的定位导航问题。无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)就是由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息并发送给观察者。无线传感器网络集成智能传感器技术、微机电系统技术和网络通讯技术叁大技术,具有非常广阔的应用前景,是当前国际上备受关注的、多学科高度交叉的新兴前沿研究热点之一。本文在国家自然科学基金重点项目“月球探测系统的建模、传感、导航和控制基础理论及关键技术研究(60535010)”的资助下,提出研究基于无线传感器网络的月球车定位导航新方法。论文包括以下几个方面:1、提出了一种鲁棒的分布式无线传感器网络定位算法,无论在规则网络中还是不规则网络中,都很好地提高了传感器节点的定位精度,尤其是在不规则网络中。2、提出了一种结合激光定位和无线传感器网络的月球车定位新方法,给出了月球车定位系统框架,利用月面着陆器上的激光雷达实现月球车的高精度定位,同时采用在障碍物投影两边布置锚节点的方法,提高在激光雷达非视距情况下月球车的定位性能。3、开展了一系列基于RSSI的传感器节点测量实验和移动机器人定位导航实验,在我们的实验平台上对基于RSSI的无线传感器网络环境下月球车定位导航进行了实际评估和验证。
张海洪[8]2003年在《远距离非合作目标激光测高仪性能验证研究》文中认为激光测距技术是人类最早的激光应用技术之一。由于测程远、大气衰减、被测目标物等不确定性因素，建立一种稳定可靠的激光高度计性能指标验证装置和方法，是一项重要的、必须解决的技术难点。 最大测程是激光高度计的一个重要性能指标。中科院知识创新重大方向—月球资源探测卫星激光高度计，要求实现200km的对月测距能力，本文以地面验证激光高度计最大测程指标为目标，提出并建立一种激光高度计性能验证方法—非合作目标可调衰减法和装置。 激光测距方程是激光测距技术的理论基础，通过研究适用于不同目标特性的激光测距方程，并结合目标物月球表面特性，推导出激光对月测距方程。在传统的消光系数法基础上，根据对月测距方程各系数的影响权重分析，提出了非合作目标可调衰减法，即：通过对漫反射模拟目标，衰减出射激光功率，在一定的漏警概率条件下测量激光高度计的最小可探测功率。将最小可探测功率、模拟目标距离、目标物反射率、光学效率等参数代入最大测程推算方程，得出激光高度计最大测程指标。 根据月球探测激光高度计实现200km所需的最小可探测功率，各影响因子与最大测程关系的分析，确定非合作目标可调衰减法装置的技术指标。结合激光高度计原理样机，设计并建立了非合作目标可调衰减法模块，该模块包括角度测量装置、分束片、能量计、衰减器以及模拟目标物。 不同目标特性、不同大气条件下的地面性能验证实验数据和精度理论分析结果均表明，非合作目标可调衰减法可以实现对激光高度计最大测程的定量化验证。在大气条件较好的条件下，可以实现优于±10％的精度。使用本方法及装置，得到月球探测激光高度计原理样机测距能力为100km。根据影响测距能力的因素，分析了激光高度计未达到200km测距能力的原因。
李国元[9]2017年在《对地观测卫星激光测高数据处理方法与工程实践》文中研究表明随着对地观测技术的快速发展,卫星激光测高逐渐受到重视,在我国后续待发射的高分七号、陆地生态系统碳监测卫星上都将搭载激光测高载荷。2016年5月30日,资源叁号02星成功发射,该卫星上搭载了国内首台对地观测激光测高试验性载荷,主要用于测试激光测高仪的功能和性能,探索地表高精度的高程控制点数据获取的可行性,以及采用该数据辅助提高光学卫星影像无控立体测图精度的可能性。在此之前,对地观测卫星激光测高数据处理及应用的研究在国内基本处于空白或刚刚起步的阶段,已有的一些研究基本是围绕美国的GLAS激光测高数据开展的,迫切需要针对我国自主的卫星激光测高数据开展相应的处理与应用研究。论文围绕对地观测卫星激光测高数据处理与应用的若干关键技术开展研究,重点面向资源叁号02星激光测高数据的处理与应用需求,在卫星激光测高严密几何模型构建、高精度在轨几何检校、激光高程控制点的自动提取以及在航天摄影测量中的应用等方面进行了研究探讨与工程实践。论文较系统地总结了目前国内外激光测高系统的发展现状,对卫星雷达测高、卫星激光测距以及卫星激光测高叁种不同的技术进行了对比分析,凸现了卫星激光测高领域的特点与价值。论文对卫星激光测高的基本原理进行了归纳和定义,重点对ICESat/GLAS激光测高系统的硬件构成、基本原理以及数据处理方法和产品分级标准进行了介绍,为有效借鉴ICESat/GLAS的成功经验提供参考。在卫星激光测高数据处理方面,构建了严密几何模型,分析了硬件误差、地形起伏、大气折射、光行差等几个主要误差源,修正了 GLAS对大气折射改正引起的平面位置偏差分析的不足,推导了资源叁号02星激光测高的理论精度。在卫星激光测高仪在轨几何检校方面,提出了采用先验地形数据进行指向角粗检校以及基于地面探测器进行精检校的方法,重点对基于地形匹配的激光指向角粗检校方法进行了分析与模拟试验,通过GLAS的模拟试验结果论证了地形匹配方法的正确性,结合资源叁号02星激光测高仪几何检校的实际需求,开展了具体的几何检校解算工作,将02星激光测高足印点的平面精度从8km多提高到15.0m,高程精度从90m提高到平坦地区优于1.0m,其中检校区少部分激光点高程精度优于0.5m。在卫星激光广义高程控制点自动提取方面,提出了一种多参数多准则约束的自动筛选方法,利用已有的公开的SRTM、AW3D30等全球地形数据,结合云量、饱和度、反射率、信噪比等激光测距属性参数以及回波波形特征参数,通过设定一定的阈值确保筛选后的激光点能作为广义高程控制点使用,天津和太原地区的试验结果表明筛选后的GLAS点绝对高程精度优于1.0m,且近一半的点优于0.5m;初步分析了对资源叁号02星激光高程控制点的筛选结果,虽然没有波形数据,但利用AW3D30能确保筛选后,在平坦地区的资源叁号02星激光足印点能作为高程控制点使用,华北某试验区筛选后的绝对高程精度优于1.0m。在卫星激光测高数据与光学立体影像联合处理方面,论文采用了基于严密成像模型和有理函数模型的两种联合平差方法,分别对同平台和不同平台或不同时相的卫星激光与影像数据进行了处理分析,结果表明加入卫星激光测高数据约束后,能有效提升资源叁号立体影像的无控高程精度,无论是联合GLAS还是02星的激光测高数据,均能到优于3.0m的水平,影像分辨率略有提升的02星在部分试验区无控高程精度甚至能达到2.0m的精度。论文还针对国产对地观测卫星激光测高数据产品分级体系进行了初步研究探讨,同时将理论与工程实践相结合,自主开发了卫星激光测高数据处理与应用软件系统,并在GLAS、资源叁号02星激光测高数据处理以及全球测图工程中进行了应用。论文研究成果在资源叁号02星激光测高数据处理、在轨几何检校以及提升影像无控高程精度等方面已经得到具体的工程化应用。论文的相关结论对于我国未来的高分七号高分辨率立体测图卫星、陆地生态系统碳监测卫星等激光测高载荷的发展与应用将具有很好的借鉴意义和参考价值。
郭锐[10]2004年在《从月面扩展源探测与实时计算大气倾斜量的研究》文中指出月球激光测距是国内外瞩目的宏伟目标，代表着单光子探测技术的高峰。 在将大气波前倾斜量的实时补偿引入激光测月过程中的理论基础上本论文的目的是研究从低对比度扩展源实时探测与计算大气波前倾斜量的方法。 首先介绍激光测月的现状及其难度所在：回波光子数太少，基本上属于亚光子探测范畴，同时介绍了工作中可以改进的几种方法。然后，讨论了激光通过大气的传输及其对激光测月的影响，介绍了激光通过大气传输时受大气湍流的影响的光波波前误差的分类及特点，详细介绍了大气波前倾斜量对激光测月的影响。接着，针对月面为低对比度扩展光源这一特点，在理论上讨论了实时分离大气倾斜量的互相关函数法和绝对差分算法的算法原理和运算量的比较。随后，利用1.2米望远镜采集了月面数据，用C语言建立了上述两种计算大气波前倾斜量的程序并验证了算法程序的正确性。在此基础上，我们利用两个算法程序对Apollo15月面反射器附近的月貌图像进行了大气波前倾斜量的提取，达到了实时获得大气倾斜量的目的，同时进行了去除大气波前倾斜量的长曝光像和未去除大气波前倾斜量的长曝光像的比较，并利用实验数据再次比较了两种算法的优劣。最后，我们基于实时补偿大气波前倾斜量对时间的要求提出了减少运算时间的方法以及工作中需要改进的地方。 我们的工作刚刚起步，这只是我们在激光测月方面做的一次有意义的尝试，相信未来的工作将会做得更好。
参考文献：
[1]. 月球激光测距的新技术方法研究[J]. 熊耀恒. 云南天文台台刊. 2002
[2]. 月球激光测距的新技术方法研究[D]. 熊耀恒. 中国科学院云南天文台. 2001
[3]. 用月球激光发射系统取代月球激光后向反射镜阵列的建议[J]. 刘基余. 遥测遥控. 2015
[4]. 发展中的月球激光测距系统[J]. 周允芬. 云南天文台台刊. 1985
[5]. 月球测图技术发展及其关键技术分析[J]. 葛之江, 殷礼明, 林宗坚. 航天器环境工程. 2006
[6]. 移动机器人原型的控制系统设计与环境建模研究[D]. 邹小兵. 中南大学. 2005
[7]. 基于无线传感器网络的月球车定位导航研究[D]. 吴凌飞. 中国科学技术大学. 2010
[8]. 远距离非合作目标激光测高仪性能验证研究[D]. 张海洪. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）. 2003
[9]. 对地观测卫星激光测高数据处理方法与工程实践[D]. 李国元. 武汉大学. 2017
[10]. 从月面扩展源探测与实时计算大气倾斜量的研究[D]. 郭锐. 中国科学院研究生院（云南天文台）. 2004
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