基于视觉闭路的月球车GNC半实物仿真测试平台

系统仿真学报 ›› 2015, Vol. 27 ›› Issue (5): 965-972.

• 仿真器与仿真系统及半实物仿真 • 上一篇下一篇

基于视觉闭路的月球车GNC半实物仿真测试平台

李志平¹, 张志¹, 陈建新¹, 王磊¹, 居鹤华²

1.北京控制工程研究所, 北京 100190;
2.北京工业大学电子信息与控制工程学院, 北京 100022

收稿日期:2014-04-22 修回日期:2014-09-08 出版日期:2015-05-08 发布日期:2020-09-01
作者简介:李志平(1984-),男,湖南邵阳人,博士生,工程师,研究方向为卫星控制系统总体设计及测试。
基金资助:
国家中长期科技发展规划重大专项项目

Hardware-in-the-Loop Test-bed for Testing of Lunar Rover GNC Based on Vision-in-the-Loop

Li Zhiping¹, Zhang Zhi¹, Chen Jianxin¹, Wang Lei¹, Ju Hehua²

1. Beijing Institute of Control Engineering, Beijing 100190, China;
2. School of Electronic Information and Control Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100022, China

Received:2014-04-22 Revised:2014-09-08 Online:2015-05-08 Published:2020-09-01

摘要/Abstract

摘要： 提出一种基于视觉闭路的月球车GNC(导航制导与控制)分系统测试的半实物仿真平台。对平台的构成与数据流进行设计,完成平台的视觉闭路设计,针对避障相机图像畸变的参数与实际避障相机焦距之间的匹配性问题,对投影图像边缘点的畸变忽略。避障相机成像时接收动力学仿真生成的相机位置、姿态参数,利用多线程方式完成双目视觉模拟,解决了图像与规划路径匹配及快速生成问题,满足闭环测试的需求。该平台可构建多种测试工况,提高分系统测试的覆盖性和测试效率。嫦娥三号巡视器在轨长时间的月面正常行走,表明该测试平台在分系统测试中的有效性。

关键词: 月球车, 半实物仿真, 视觉闭路, GNC

Abstract: A hardware-in-the-loop and vision-in-the-loop test-bed for the testing of the lunar rover guide navigation control (GNC) subsystem was introduced. The composition of the test-bed and its dataflow were delicately designed. Then the vision-in-the-loop concept was designed. To overcome the problem of matching between the hazard-camera's focus and the images' distortion parameters, the distortion computation on the edge of the image pixels was ignored. Furthermore, to fulfill the closed-loop testing, the stereo vision function was accomplished by using multiple processes that made the images rapidly generated and the cameras' position and attitude parameters were supplied from rover's dynamics. Many testing instances can be constructed by using this test-bed. That will improve the effectiveness and coverage of subsystem testing. The CE-3 lunar rover has been working on the moon flawlessly, which implicates that the test-bed is very effective for the subsystem's grounding test.

Key words: lunar rover, hardware-in-loop simulation, vision-in-loop, GNC

中图分类号:

V442

李志平, 张志, 陈建新, 王磊, 居鹤华. 基于视觉闭路的月球车GNC半实物仿真测试平台[J]. 系统仿真学报, 2015, 27(5): 965-972.

Li Zhiping, Zhang Zhi, Chen Jianxin, Wang Lei, Ju Hehua. Hardware-in-the-Loop Test-bed for Testing of Lunar Rover GNC Based on Vision-in-the-Loop[J]. Journal of System Simulation, 2015, 27(5): 965-972.

参考文献

[1] 赵群. 半实物仿真中的模块化建模与实现方法研究[D]. 合肥: 中国科学技术大学, 2010: 1-6.
[2] 全伟, 房建成. SINS/CNS组合导航半实物仿真系统及其实验研究[J]. 系统仿真学报, 2007, 19(15): 3414-3418.
[3] A Somanathan, Srinivasarao Lakkoju, Murali Krishna Bhagavan G, P Natarajan. Spacecraft Motion Simulator and Associated Modeling for Realistic Hardware-In-Loop Simulation[C]// Proceedings of the 1th International and 16^th National Conference on Machines and Mechanisms. India: ITT Roorkee, 2013: 301-305.
[4] Hans Kruger, Stephan Theil.TRON-Hardware-in- the- loop test facility for lunar descent and landing optical navigation[C]// IFAC Symposium on Automatic Control in Aerospace, Nara-ken Shinkokaido, Japan, 2010. 265-270.
[5] 顾征, 任德鹏. 国外星体表面巡视探测器地面试验方法分析[J]. 航天器工程, 2010, 19(5): 117-125.
[6] 蒙涛, 郁发新, 金仲和, 等. 皮卫星姿态确定与控制系统的半实物仿真[J]. 宇航学报, 2007, 28(5): 1156-1160.
[7] 王峰, 徐国栋, 耿云海, 等. 基于微型核信息电子系统卫星姿态控制半实物仿真[J]. 系统仿真学报, 2007, 19(5): 1131-1135.
(Wang Feng, Xu Guodong, Geng Yunhai, et al. Hardware-in-the-loop Simulation of Satellite Attitude Control Based on Information Electronic System of Microkernel[J]. Journal of System Simulation (S1004-731X), 2007, 19(5): 1131-1135.)
[8] 郭叔伟, 董杨彪, 王海涛, 等. 载人航天器回收着陆半实物仿真系统研究[J]. 系统仿真学报, 2010, 22(3): 621-625.
(Guo Shuwei, Dong Yangbiao, Wang Haitao, et al. Research on Hardware-in-the-Loop Simulation for Recovery and Landing System of Manned Spacecraft[J]. Journal of System Simulation (S1004-731X), 2010, 22(3): 621-625.)
[9] 王保丰, 毛晓艳, 唐歌实. 月球车鱼眼相机的标定方法研究[J]. 宇航学报, 2011, 32(4): 933-939.

[1]	卢柏宏, 赵建军, 刘戈三. 电影虚拟摄影半实物仿真的研究与实现[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(8): 1938-1946.
[2]	严爱军, 夏恒, 刘溪芷. 城市生活垃圾焚烧过程监控半实物仿真平台研发[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(6): 1427-1435.
[3]	任福深, 孙雅琪, 胡庆, 李兆亮, 孙鹏宇, 范玉坤. 基于Unity3D的水下机器人半实物仿真系统[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(8): 1546-1555.
[4]	吴爱华, 赵不贿, 茅靖峰, 申海群, 张旭东. 基于快速控制原型的风力发电半实物仿真系统[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(3): 482-491.
[5]	张翔, 刘梦焱, 张鹏, 朱克炜, 闫小东. 一种激光驾束制导武器半实物仿真系统构建及试验方法[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(11): 2192-2198.
[6]	王林鹏, 王超磊, 戴玉婷. 转台外置的空馈式低频寻的制导半实物仿真研究[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(1): 69-77.
[7]	黄瑞松, 李海凤, 刘金, 孔文华. 飞行器半实物仿真技术现状与发展趋势分析[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(9): 1763-1774.
[8]	田传艳, 胡军照, 刘继奎, 杨黔龙. 一种低成本的半实物飞行仿真系统[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(6): 1123-1127.
[9]	张卿, 李易洁. 激光主动成像制导半实物仿真方法研究[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(2): 299-305.
[10]	耿化品, 佟佳慧, 马洪涛. 飞行器半实物仿真系统不确定性度量方法研究[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(12): 2671-2677.
[11]	范若楠, 蒋继军, 孙乃葳. 水声成像半实物仿真系统设计与实现[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(12): 2768-2774.
[12]	李景, 韩健, 张卿. 多飞行器协同制导仿真技术研究[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(12): 2775-2780.
[13]	唐善军, 宋敏敏, 王碧云, 张宇. 基于MOS电阻阵半实物仿真的红外场景生成技术[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(4): 1319-1327.
[14]	刘柏廷, 王晓雷, 王超磊, 陶渝辉, 杨召伟. 基于多散射中心模拟的导弹连射半实物仿真方法[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(12): 4732-4737.
[15]	陆冠华, 夏洁. 无人机操纵面失效快速诊断及其半实物仿真[J]. 系统仿真学报, 2017, 29(9): 2149-2158.

基于视觉闭路的月球车GNC半实物仿真测试平台

Hardware-in-the-Loop Test-bed for Testing of Lunar Rover GNC Based on Vision-in-the-Loop

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价