国内外行星表面巡视器自主导航技术研究

解杨敏，季 力，魏祥泉，陈 萌，邹怀武

（1.上海大学机电工程与自动化学院，上海市机械自动化及机器人重点实验室，上海 200444；2.上海宇航工程系统研究所，上海 201109；3.上海市空间飞行器机构重点实验室，上海 201108）

0 引言

深空探测作为航天技术发展的前沿和趋势，是人类历史上最为复杂的系统工程之一。如图1 所示，在2013 年，随着嫦娥三号着陆器和玉兔号巡视器在月球表面的成功着陆和作业，完成了对月球进行土壤成分研究、化学元素测量、空间环境感知的科学任务，中国跨出了外星球表面勘探的第一步，成为第三个在月球上实现软着陆的国家［1］。

图1 玉兔号月球巡视器［1］Fig.1 Yutu lunar patrol［1］

与此同时，世界各科技强国也纷纷展开各自的深空探测计划。欧洲空间局与俄罗斯开展合作，计划于2020 年前实现火星着陆巡视［2-3］。日本发展的重点是实施多类型小行星的取样返回任务，以保持在小行星探测领域的优势地位［3］。印度计划2020年前实施月球着陆巡视探测和第二次火星探测［2］。美国则计划于2020 年再次发射火星着陆器（如图2所示），为2030 年的载人探火计划做准备［4］，并同时启动了重返月球计划［5］。中国在近期和中期计划中将分别对月球和火星进行探测，实现“绕、落、回”和“绕、落、巡”工程目标［6-7］。2018 年12 月，嫦娥四号以软着陆方式登陆月球背面，将利用地月拉格朗日2 点中继卫星首次对月球背面进行巡视探测，实现采样返回任务，并将以5 年、10 年为期开展利用巡视器进行的月球南北极探测［6］。由此可见，在未来10 年的航天科技竞争中，地外星球的着陆探测作业将是深空探测的主要任务之一。……