工博之星 匠心智造|上海技物所:避障敏感器带来显著社会和经济效益

工博之星 匠心智造|上海技物所:避障敏感器带来显著社会和经济效益飞入寻常百姓家
来源:新民晚报   作者:叶薇 实习生 邵颖   2019-09-11 09:54:01

4. 月背软着陆激光导航避障敏感器.jpg

图说:月背软着陆激光导航避障敏感器  来源/采访对象供图

新民晚报讯(记者 叶薇 实习生 邵颖)2019年1月3日,嫦娥四号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的预选着陆区,这是人类首次实现在月背着陆。在嫦娥四号的运行过程中,有这么一件“法宝”起着至关重要的作用。它,便是第21届工博会的明星展品“月背软着陆激光导航避障敏感器”。

这一设备最为知名的一次“现身”便是在嫦娥四号的着陆过程中——由于月球背面并不像正面那样平坦,着陆区的选择及精准着陆成了一大难题。 此外,嫦娥四号只能在有限的相对大的撞击坑里寻找相对平坦的位置作为着陆区,选择范围长宽只有十几公里。为了保证嫦娥四号能够快速找到安全的着陆点,“时间”成了这一避障敏感器研发标准中的第一要素。

据了解,这一过程中的挑战在于,需要在四分之一秒的时间内完成照片拍摄并在2秒之内完成计算。为了实现这一目标,中科院上海技术物理研究所采用三维成像组件,使用16个激光光束对50米乘以50米范围的的月背着陆区进行高速扫描。这相较于嫦娥三号的技术而言,具有更高的效率。在实际操作中,嫦娥四号探测器会通过接力避障的方式——下降至2公里左右时,探测器会做一次光学的初避障,主要识别大障碍。下降至100米左右,探测器会做一个悬停,利用激光敏感器实现精避障,识别0.2米障碍、坡度等,通过地形的最优识别方法找到安全区域降落。

此前,在这一技术领域,只有美国的一所大学做过原理样机,研发难度可想而知。如何实现光束之间的和谐?如何保持光束的均匀性?如何使光束得以同时并行扫描?上海技物所副所长舒嵘介绍说,这一研发过程至少经过了五年。在未来的嫦娥五号、嫦娥六号探测器上,也将基于这一技术进行沿用和发展。

至于这一技术在其他领域的外延,舒嵘表示,该技术将有可能应用至未来汽车的避障系统上,在空间探测、国家基础测绘等领域也会有所推广,具有显著的社会和经济效益。

可以说,这一避障敏感器的突破不仅向世界证明了中国航天的实力,更将避障技术推向了一个新的高度。借本次工博会的契机,舒嵘也希望,这一技术在未来能够被更广泛地用于商业航天领域,并向更低成本、批量生产的目标而努力,也让中国制造的实力能够得到更为广泛的认可。“今年工博会上,主办方减少了奖项的设置,但却更好地激励厂商们以更严苛的标准对待自己的产品,提升工业和科技水平,推动了工业技术的长足进步。”

编辑:钱文婷

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