青科大科研團(tuán)隊(duì)：為“天問(wèn)一號(hào)”精準(zhǔn)登陸提供導(dǎo)航“路標(biāo)”

5月15日，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器成功實(shí)現(xiàn)火星表面軟著陸，穩(wěn)穩(wěn)落在火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)。聽到這個(gè)振奮人心的消息，參與了火星探測(cè)器精準(zhǔn)著陸自主導(dǎo)航技術(shù)相關(guān)項(xiàng)目研究的邵巍教授禁不住流下了熱淚。

“從‘天問(wèn)一號(hào)’發(fā)射到成功著陸，經(jīng)歷了近300個(gè)日夜，真是太不容易了！”邵巍激動(dòng)地說(shuō)。自己研究的技術(shù)能為國(guó)家的航天事業(yè)貢獻(xiàn)一份力量，他感到非常自豪和驕傲。

20年刻苦鉆研深空探測(cè)

邵巍是青島科技大學(xué)自主導(dǎo)航與智能控制研究所副所長(zhǎng)，也是火星探測(cè)器精準(zhǔn)著陸自主導(dǎo)航技術(shù)相關(guān)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，主要研究方向?yàn)樯羁仗綔y(cè)器自主導(dǎo)航、機(jī)器視覺(jué)、圖像處理與智能感知等。

2012年，青科大與清華、北理工等10家單位共同承擔(dān)了國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目——“行星表面精確著陸導(dǎo)航與制導(dǎo)控制問(wèn)題研究”，用了5年時(shí)間構(gòu)建起了一套火星著陸全階段自主導(dǎo)航與制導(dǎo)方案。邵巍團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的是“行星表面特征提取跟蹤與快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法”子課題，主要負(fù)責(zé)探測(cè)器著陸末端自主視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)的研究。

“火星與地球距離遙遠(yuǎn)，單向通訊時(shí)間約18分鐘?！靻?wèn)一號(hào)’在火星上的著陸時(shí)間是9分鐘，著陸過(guò)程還存在通訊黑障、大氣環(huán)境復(fù)雜等問(wèn)題，這就決定了探測(cè)器在著陸階段必須具有自主導(dǎo)航、控制和避障的能力。我們的工作就是找到探測(cè)器著陸過(guò)程自主導(dǎo)航的方法，確保探測(cè)器能夠自主、精準(zhǔn)、安全著陸?！鄙畚〗榻B說(shuō)。在邵巍團(tuán)隊(duì)研究理論支撐下，探測(cè)器利用光學(xué)相機(jī)獲取火星表面圖像，精準(zhǔn)提取隕石坑、陡坡、溝壑等星表特征作為導(dǎo)航路標(biāo)，自主分析星表特征與導(dǎo)航信息，調(diào)整速度、姿態(tài)、位置等，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)著陸。事實(shí)證明，他們提供的“青科大方案”很成功。

深空探測(cè)絕非一日之功。青島科技大學(xué)自主導(dǎo)航與智能控制研究所成立于2003年，是國(guó)內(nèi)成立較早的研究深空探測(cè)自主導(dǎo)航的高校單位之一，并承擔(dān)了相關(guān)的國(guó)家課題?？瓷先ッ灰娊?jīng)傳的這處研究所，“藏”在青科大自動(dòng)化與電子工程學(xué)院樓內(nèi)，由邵巍、于鐳、曹夢(mèng)龍、姚文龍等老師以及研究生組成，團(tuán)隊(duì)規(guī)模有四五十人。

邵巍本科就讀于青科大，專業(yè)為測(cè)控技術(shù)與儀器，保研到了控制理論與控制工程專業(yè)。他告訴記者，自己與深空的正式結(jié)緣，從碩士研究生階段開啟?！?002年深空探測(cè)技術(shù)與應(yīng)用科學(xué)國(guó)際研討會(huì)”在青島舉行，現(xiàn)場(chǎng)聆聽激發(fā)了他對(duì)于深空研究的興趣，從此一頭扎進(jìn)了相關(guān)研究當(dāng)中，算來(lái)至今已經(jīng)有近20年了。

科研本身是一件枯燥的事，但邵巍和團(tuán)隊(duì)卻甘之如飴。多年來(lái)，他們?nèi)找岳^夜尋找技術(shù)突破，最終成功攻克一個(gè)又一個(gè)難關(guān)，邵巍深知這段長(zhǎng)路中的五味雜陳。截至目前，邵巍和團(tuán)隊(duì)承擔(dān)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目7項(xiàng)，發(fā)表論文60余篇。團(tuán)隊(duì)成員姚文龍還獲批國(guó)防科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)一項(xiàng)。

邵巍告訴記者，其他國(guó)家在相關(guān)領(lǐng)域研究有長(zhǎng)期積累，如今中國(guó)已經(jīng)趕了上來(lái)。此次實(shí)現(xiàn)了環(huán)繞、著陸、巡視，是中國(guó)航天再次迎來(lái)的歷史性時(shí)刻，讓他和團(tuán)隊(duì)倍感振奮，他們要鉚足干勁，繼續(xù)在深空探測(cè)領(lǐng)域不懈奮斗。

繼續(xù)轉(zhuǎn)入開展小天體探測(cè)研究

浩瀚宇宙有太多未知等待著探索，這正是深空探索的魅力所在。目前，邵巍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)轉(zhuǎn)入小天體探測(cè)研究，為我國(guó)航天事業(yè)進(jìn)一步邁向深空貢獻(xiàn)力量。在今年4月下旬舉行的2021年中國(guó)航天大會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院院士葉培建透露中國(guó)小天體探測(cè)任務(wù)已經(jīng)進(jìn)入工程研制階段。邵巍團(tuán)隊(duì)目前承擔(dān)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目子課題，就跟我國(guó)小天體探測(cè)任務(wù)有關(guān)?！拔磥?lái)我國(guó)要進(jìn)行小行星采樣返回任務(wù)和彗星繞飛任務(wù)，這些小天體具有暗弱、自旋、形狀不規(guī)則等特性，探測(cè)難度大。需要探測(cè)器對(duì)位置環(huán)境進(jìn)行識(shí)別并智能感知，需要探測(cè)器自主導(dǎo)航著陸，我們要做的就是解決這些問(wèn)題?！鄙畚「嬖V記者，團(tuán)隊(duì)正進(jìn)行未知環(huán)境的智能感知和自主導(dǎo)航研究，通過(guò)算法對(duì)小天體的表面特征進(jìn)行識(shí)別、匹配和導(dǎo)航?！邦A(yù)計(jì)到2024年，我們將迎來(lái)新的探測(cè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)一顆彗星的繞行，以及一顆小行星的采樣返回?！?/span>