Jump to content

Технология автономного предотвращения опасностей при посадке

Логотип проекта «Технологии автономной посадки и предотвращения опасностей» (ALHAT)
Фотография испытаний оборудования автоматической посадки ALHAT с помощью вертолета.
АЛЬХАТ
Описание Размер Ссылка
Условия освещения любой [ 1 ]
Глобальная точность посадки ±90 м [ 1 ]
Локальная точность приземления ±3 м [ 1 ]
обнаруживает опасную высоту (камни) > 30 см [ 1 ]
обнаруживает опасные склоны > 5° [ 1 ]
Размеры (подлежит уточнению)
Масса 400 фунтов [ 2 ]
Класс лазеров IV [ 3 ]

Технология автономного предотвращения опасностей при посадке ( ALHAT ) — это технология, которую НАСА разрабатывает для автономной посадки космического корабля на Луну, Марс или даже астероид. [ 4 ] [ 5 ]

Согласно веб-странице НАСА, посвященной этому проекту, он обеспечит современную автоматизированную систему спуска и посадки для планетарных кораблей. Набор датчиков слежения за поверхностью с возможностью предотвращения опасностей в режиме реального времени будет оценивать высоту и скорость спускающегося аппарата, а также топографию места приземления, чтобы обеспечить точную посадку. Спускающийся корабль будет использовать алгоритмы ALHAT в сочетании с данными датчиков для навигации к «точке приземления перед полетом», где он будет автономно определять безопасные зоны приземления и направлять корабль к приземлению. Технология будет работать в любых условиях освещения: от резкого света неэкранированного Солнца до облачной газовой мглы далекого тела Солнечной системы. [ 6 ]

Десантный корабль, оборудованный системой ALHAT, сможет обнаруживать и избегать препятствий, таких как кратеры, камни и склоны, а также безопасно и точно приземляться на поверхность. Проект возглавляет Космический центр Джонсона (ОАО) при поддержке Лаборатории реактивного движения (JPL) и Исследовательского центра Лэнгли . [ 5 ] Некоторые из датчиков также могут быть использованы для стыковки космических кораблей. [ 7 ]

Технологии ALHAT включают в себя систему обнаружения опасностей, лидарный доплеровский велосиметр , лазерный высотомер , программное обеспечение, алгоритмы датчиков и компьютерные процессоры пути в космос. Эти технологии интегрируются с бортовыми навигационными приборами посадочного модуля. [ 4 ] Оборудование имеет массу 400 фунтов (180 кг). [ 2 ]

Приборы были протестированы при работе с движущихся транспортных средств – грузовика, вертолета НАСА «Хьюи» и спускаемого аппарата проекта «Морфеус» . По окончании испытаний проект нацелен на то, чтобы оборудование ALHAT достигло уровня технологической готовности (TRL) 6. [ 1 ] [ 5 ]

Проект ALHAT был заменен проектом НАСА по совместному использованию технологий автономной посадки (COBALT). НАСА утверждает, что навигационный доплеровский лидар (NDL) COBALT на 60 процентов меньше, работает почти в три раза быстрее и обеспечивает измерения на большем расстоянии. [ 8 ]

Технология

[ редактировать ]
Тестирование, чтобы убедиться, что ALHAT все еще может целиться при наклоне. Он интегрирован в посадочный модуль Morpheus.

Ресурсы, необходимые для будущих экспедиций, часто будут расположены в потенциально опасной местности, следовательно, роботам и людям-исследователям необходимо безопасно приземляться рядом с этими ресурсами. Для этого требуется новое поколение планетарных посадочных модулей, способных автоматически распознавать желаемое место приземления, оценивать потенциальные опасности приземления и корректироваться при спуске на поверхность. [ 9 ] НАСА Лэнгли создало три лидарных (световых радара) датчика: флэш-лидар, доплеровский лидар и высотный лазерный высотомер для проекта ALHAT. [ 10 ]

Флэш -лидар использует технологию изображения для обнаружения объектов размером больше баскетбольного мяча на поверхности планеты при любых условиях освещения. При наличии препятствия система направит автомобиль к более безопасному месту приземления. [ 10 ] Датчик трехмерной камеры также является частью космической камеры DragonEye, используемой космическим кораблем Dragon для стыковки с Международной космической станцией. [ 11 ]

Флэш-лидар излучает лазер и действует как фотовспышка, позволяя создавать лидарные карты и изображения. [ 10 ] Доплеровский лидар измеряет высоту и скорость транспортного средства, чтобы точно приземлиться на поверхность, а высотный лазерный высотомер предоставляет данные, позволяющие транспортному средству приземлиться в выбранной области. [ 10 ] Лазерная технология лидара сканирует территорию на предмет таких опасностей, как кратеры или камни, прежде чем посадочный модуль приземлится. Бортовая система использует данные для построения карты местности и высот потенциальных мест посадки в режиме реального времени. ALHAT сначала сканирует с большой высоты, что дает космическому кораблю возможность отреагировать на препятствия или кратеры на месте приземления. Безопасные места определяются на основе таких факторов, как угол наклона поверхности, расстояние и стоимость топлива, чтобы добраться до места, а также положение подушечек посадочного модуля. [ 12 ]

История и планы

[ редактировать ]

Космический центр имени Джонсона НАСА возглавляет проект ALHAT, начатый в начале 2006 года в рамках Программы развития исследовательских технологий НАСА. Поддержка также предоставляется лабораториями Чарльза Старка Дрейпера и Лабораторией прикладной физики Джона Хопкинса в Балтиморе. Лэнгли разработал два специальных датчика обнаружения света и измерения дальности (лидар). В связи с этим Лаборатория реактивного движения НАСА разработала алгоритмы анализа местности на основе этих лидарных измерений. [ 13 ]

Программа Advanced Exploration Systems хотела бы полностью продемонстрировать и подготовить к использованию усовершенствованный ALHAT, запустив на Луну спускаемый аппарат Morpheus с системой ALHAT во время запуска системы космического запуска в 2017 году. Если оба варианта сработают, Морфеус намеревается использовать АЛХАТ, чтобы благополучно приземлиться на одном из лунных полюсов. [ 4 ]

Пилотам-людям может помочь технология ALHAT, предоставляющая им гораздо лучшую осведомленность о ситуации при посадке транспортных средств. [ 14 ]

В июле 2013 года ALHAT с воздушным охлаждением был интегрирован в Morpheus Lander BRAVO и его программное обеспечение наведения. Были совершены успешные испытательные полеты с привязной машиной. ALHAT и его команда отправились в Космический центр Кеннеди для бесплатных летных испытаний. [ 15 ]

21 ноября 2013 года ALHAT на прототипе Morpheus Lander прибыл в КНЦ для проведения свободных летных испытаний. [ 16 ] В марте 2014 года ALHAT и спускаемый аппарат «Браво» были снова интегрированы и проведены летные испытания. [ 17 ]

В ноябре 2014 года на посадочный модуль «Морфеус» были установлены дополнительные датчики ALHAT. Новая оптика позволяет навигационному доплеровскому лидару точно измерять скорость автомобиля относительно земли. [ 18 ] 15 декабря 2015 года Morpheus / ALHAT успешно выполнил свободный полет 15 (FF15) - полет ALHAT с замкнутым контуром и приземление. [ 19 ]

Связи между транспортным средством «Морфеус» и ALHAT были задокументированы в ICD (Документы управления интерфейсом). [ 20 ]

Тестирование

[ редактировать ]

На оборудовании ALHAT были проведены различные полевые испытания. Испытания были разработаны, чтобы продемонстрировать, что оборудование ALHAT достигло уровня TRL 6. [ 1 ]

Способность ALHAT обнаруживать предметы размером больше бейсбольного мяча на расстоянии 2500 футов (760 м) во время движения была проверена путем размещения системы на грузовике. ALHAT мог осуществлять съемку и навигацию во время движения команды. [ 21 ] Более крупная версия ALHAT была испытана с использованием полетов на вертолете в Центре летных исследований Драйдена НАСА в Эдвардсе, Калифорния, в 2010 году. [ 22 ] Поле лунной поверхности было построено в Космическом центре Кеннеди (KSC) для ALHAT при испытаниях спускаемого аппарата «Морфеус». Поле имеет множество различных особенностей местности, позволяющих проверить способность ALHAT обнаруживать опасности. При первоначальных испытаниях на вертолете использовался легкий ALHAT. [ 23 ]

Вертолетные испытания интегрированной системы ALHAT с авионикой Morpheus были проведены над полем планетарной опасности ALHAT в КНЦ. Испытания вертолета KSC включали профили полета, приближенные к планетарным сближениям, при этом вся система ALHAT была сопряжена со всеми соответствующими подсистемами Morpheus и работала в режиме реального времени. Во время этих полетов вертолета система ALHAT получала изображения моделируемой лунной местности. Использование вертолета позволило провести большую часть, но не все испытания. Со всех датчиков были получены хорошие данные. Все обнаруженные проблемы были выявлены и исправлены для поддержки будущих испытаний посадочного модуля «Морфеус». [ 24 ]

В июле 2013 года возобновилась интеграция ALHAT с аппаратным обеспечением посадочного модуля Project Morpheus версии 1.5. Испытания включали размещение посадочного модуля на блоках для проверки работы инерциального измерительного блока (IMU) ALHAT при наклоне. Испытания на наклон проводились на разных высотах и ​​в разных направлениях. [ 25 ]

23 июля 2013 года команда Morpheus/ALHAT успешно завершила привязанный тест №26 с ALHAT, интегрированным в транспортное средство Morpheus Bravo. Все цели испытаний были достигнуты, включая отслеживание и визуализацию ALHAT. Визуализация выполнялась на нескольких высотах. [ 26 ] Пример изображения, полученного с помощью LIDAR, можно увидеть на рисунке.

Система визуализации ALHAT LIDAR обнаружила и идентифицировала цель как опасность во время полета в составе посадочного модуля Morpheus.

27 июля 2013 г. Браво и ALHAT снова вылетели на ТТ27. Отслеживание и визуализация ALHAT соответствуют всем целям испытаний. [ 15 ]

В течение оставшейся части 2013 года и начала 2014 года ALHAT был снят с корабля «Браво», в то время как в посадочный модуль были внесены различные усовершенствования и прошли летные испытания. В марте 2014 года «АЛХАТ» был установлен обратно в спускаемый аппарат. 27 марта 2014 года аппарат успешно выполнил привязное испытание, зависая на различных высотах. [ 17 ] В правом верхнем углу этого видео можно увидеть, как лазерная головка ALHAT сканирует область в коробке во время TT34. [ 27 ] Свободный полет Морфеуса 10 состоялся 2 апреля 2014 года. ALHAT находился в режиме разомкнутого цикла. Помимо полета, это видео включает в себя кадры с камеры свидетеля, установленной и тщательно совмещенной с лазерной сканирующей головкой, показывающие то, что видел лазер, но в видимом спектре. Подтверждаем, что опасное поле было просканировано. [ 28 ]

24 апреля 2014 г. на посадочной площадке шаттла KSC (SLF) был успешно завершен свободный полет 11 (FF11). В FF11, как и в FF10, ALHAT работал в режиме разомкнутого контура, отображая опасное поле и рассчитывая навигационные решения в реальном времени во время полета. Оборудование (пока) не управляло транспортным средством, а это означало, что «Браво» автономно летел по заранее запрограммированной траектории, как и раньше. Инженеры ALHAT будут использовать эти полетные данные для продолжения настройки и улучшения производительности своей системы. [ 29 ]

28 апреля 2014 года было проведено испытание на качание для получения точных данных о 3-лучевом навигационном доплеровском лидаре ALHAT для калибровки и подтверждения его измерений дальности и скорости. [ 30 ] Свободный полет 12 30 апреля 2014 г. был повторением предыдущего полета, за исключением того, что посадочный модуль был нацелен на место приземления, определенное HDS. [ 31 ]

Свободный полет 13, 22 мая 2014 г. Первый полет ALHAT и посадочного модуля Morpheus, при этом ALHAT имеет замкнутый контур управления посадочным модулем. Правильное место посадки было определено и доставлено. Возникли разногласия между ALHAT и управлением, навигацией и контролем «Морфеуса» относительно текущего местоположения посадочного модуля. [ 32 ]

Свободный полет 14 28 мая 2014 года состоялся ночью. Система обнаружения опасностей ALHAT (HDS) сработала хорошо, но определила безопасное место всего на 0,5 м за пределами консервативно установленных границ вокруг центра посадочной площадки. Затем ALHAT управлял транспортным средством в режиме замкнутого контура на протяжении всего захода на посадку, при этом транспортное средство взяло на себя навигацию на этапе снижения траектории, когда ALHAT уже вел счисление пути. Если бы менее консервативные пределы ошибок определения местоположения позволили ALHAT продолжить движение к посадке, аппарат все равно благополучно приземлился бы на площадку. [ 33 ]

13 ноября 2014 года проведено пробное испытание новой оптики навигационного лидара ALHAT. [ 34 ] Команда Morpheus/ALHAT провела свободный полет 15 (FF15) 15 декабря 2015 года. Это шестой свободный полет сенсорного комплекса ALHAT на борту и третья попытка завершения исторического полета ALHAT с замкнутым контуром. Аппарат совершил полет и успешно приземлился под управлением ALHAT. [ 19 ]

Вопросы здоровья и безопасности

[ редактировать ]

ALHAT — это устройство с электрическим приводом, поэтому к нему применяются стандартные методы обращения и ремонта электрических устройств.
Оборудование содержит движущиеся части, к которым нельзя прикасаться во время их движения или включения питания.
Flash LIDAR и высотомер излучают лазерные лучи класса IV. [ 3 ]

  • При использовании лазеров классов IV и 3B следует носить защитные очки. Это означает, что каждый раз, когда ALHAT включен.
  • Лазерные лучи должны быть направлены в сторону от людей и всего, что они могут повредить.
  • Не следует использовать вспомогательную оптику.
  • Во время испытаний и эксплуатации могут также применяться правила эксплуатации на открытом воздухе.

Правила обращения с лазерами в Космическом центре Джонсона можно найти в главе 6-2 Справочника АО. [ 35 ]

Использование системы прекращения тяги проекта «Морфеус» (TTS) компанией Range Safety отключает главный двигатель посадочного модуля и останавливает лазер типа IV в системе обнаружения опасностей (HDS) ALHAT. [ 36 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д и ж г Стрип, Скотт А.; Эпп, Чирольд Д.; Робертсон, Эдвард А. (14 июня 2010 г.). Статус проекта автономной технологии точного приземления и предотвращения опасностей (ALHAT) по состоянию на май 2010 г. (PDF) . Международный семинар по планетарным зондам 2010 (IPPW-7). Барселона, Испания. Архивировано (PDF) из оригинала 12 апреля 2022 г. Проверено 8 февраля 2013 г.
  2. ^ Jump up to: а б Стивен Сицелов (23 апреля 2014 г.). «Оснащенный новыми датчиками, Морфеус готовится самостоятельно приземлиться» . Сайт НАСА . НАСА . Проверено 25 апреля 2014 г.
  3. ^ Jump up to: а б «Сообщение о проекте Морфеус от 23 июля 2013 г.» . Фейсбук . НАСА . Проверено 25 июля 2013 г.
  4. ^ Jump up to: а б с Хиллхаус, Джим (май 2012 г.). «АЛХАТ – безопасно добраться даже в темноте» . АмерикаКосмос . Проверено 8 февраля 2013 г.
  5. ^ Jump up to: а б с «ALHAT на домашней странице JPL» . НАСА. Архивировано из оригинала 14 февраля 2013 года . Проверено 8 февраля 2013 г.
  6. ^ сокращенная цитата из: «Обзор АЛХАТ» . Демонстрационные миссии технологий . НАСА . Проверено 8 февраля 2013 г.
  7. ^ Джон М. Карсон. "@MorpheusLander @A_M_Swallow именно для этого проверяются некоторые из тех же датчиков!" . www.twitter.com . НАСА . Проверено 13 ноября 2014 г.
  8. ^ Лора Холл (9 марта 2017 г.). «Демонстрации полетов COBALT объединяют технологии для достижения точных результатов приземления» . www.nasa.gov . НАСА . Проверено 17 марта 2017 г.
  9. ^ «НАСА – Технология автономной посадки и предотвращения опасностей (ALHAT)» . Демонстрационные миссии технологий . НАСА . Проверено 8 февраля 2013 г.
  10. ^ Jump up to: а б с д «ALHAT обнаруживает опасности приземления на поверхность» . Новости исследований, Исследовательский центр Лэнгли . НАСА . Проверено 8 февраля 2013 г.
  11. ^ «Космическая камера DragonEye 3D Flash LIDAR» . Advanced Scientific Concepts, Inc. Архивировано из оригинала 02 марта 2013 г. Проверено 15 февраля 2013 г.
  12. ^ Корли, Энн-Мари (29 июля 2009 г.). «Как безопасно приземлиться на Луну» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Проверено 15 февраля 2013 г.
  13. ^ «Сенсоры продвигают проект посадки на Луну» . НАСА – За пределами Земли . НАСА . Проверено 8 февраля 2013 г.
  14. ^ МэриЭнн Джексон (5 августа 2013 г.). «ALHAT блестяще проходит испытания привязных устройств» . Сайт НАСА www.nasa.gov . НАСА . Проверено 7 августа 2013 г.
  15. ^ Jump up to: а б Морфеус/ALHAT TT27 . НАСА . Проверено 27 июля 2013 г. - через YouTube.
  16. ^ Прототип посадочного модуля «Морфеус» прибыл в Космос Кеннеди НАСА . НАСА . Проверено 2 декабря 2013 г. - через You Tube.
  17. ^ Jump up to: а б Морфеус завершил полет на привязи с проверкой системы предотвращения опасностей . НАСА . Проверено 27 марта 2014 г. - через YouTube.
  18. ^ Проект Морфеус. «Пост от 12 ноября 2014 года» . www.Facebook.com . НАСА . Проверено 13 ноября 2014 г.
  19. ^ Jump up to: а б Морфеус FF15 . НАСА . Проверено 17 декабря 2014 г. - через YouTube.
  20. ^ Джон М.Карсон III; Хирш, Роберт Л.; Робак, Винсент Э; Вильяльпандо, Карлос; Буса, Джозеф Л.; Пьеротте, Диего Ф.; Трауни, Николас; Мартин, Кейт Э.; Гленн Д. Хайнс (5 января 2015 г.). Взаимодействие и проверка систем безопасной точной посадки ALHAT с транспортным средством Morpheus (изд. JSC-CN-32396). Конференция AIAA SciTech 2015; 5–9 января 2015 г.; Киссимми, Флорида; Соединенные Штаты. hdl : 2060/20140017031 .
  21. ^ «ALHAT обнаруживает опасности приземления на поверхность» . НАСА. 7 сентября 2012 года . Проверено 6 марта 2013 г.
  22. ^ «Датчики для направления космического корабля на безопасную и далекую посадку» . НАСА. 19 августа 2010 года . Проверено 6 марта 2013 г.
  23. ^ «Лунное поле местности, построенное в Космическом центре Кеннеди» . АЛХАТ в JPL . НАСА. Архивировано из оригинала 15 февраля 2013 года . Проверено 6 марта 2013 г.
  24. ^ Эпп, Чирольд Д.; Робертсон, Эдвард А.; Рутисхаузер, Дэвид К. (10 сентября 2013 г.). Полевые испытания на вертолете системы автономной посадки и предотвращения опасностей НАСА (ALHAT), полностью интегрированной с авионикой вертикального испытательного стенда Morpheus . Конференция AIAA Space 2013; 10–12 сентября 2013 г.; Сан-Диего, Калифорния. Сервер технических отчетов НАСА . hdl : 2060/20140000960 .
  25. ^ Проект Морфеус. «Сообщения в Facebook от 2 июля 2013 г.» . Фейсбук . НАСА . Проверено 2 июля 2013 г.
  26. ^ Тест привязки Морфеуса/ALHAT 26 . НАСА . Проверено 23 июля 2013 г. - через YouTube.
  27. ^ Испытание привязи проекта «Морфеус» 34 . НАСА . Проверено 28 марта 2014 г. - через YouTube.
  28. ^ Проект Морфеус: Свободный полет 10 . НАСА . Проверено 4 апреля 2014 г. - через YouTube.
  29. ^ Проект Морфеус Свободный полет 11 . НАСА . Проверено 25 апреля 2014 г. - через YouTube.
  30. ^ «Испытание качания лазера ALHAT 28 апреля 2014 года» . Твиттер — МорфеусЛандер . НАСА . Проверено 1 мая 2014 г.
  31. ^ Морфеус Свободный полет 12 . НАСА . Проверено 1 мая 2014 г. - через YouTube.
  32. ^ Морфеус Свободный полет 13 . НАСА . Проверено 23 мая 2014 г. - через YouTube.
  33. ^ Проект Морфеус Свободный полет 14 . НАСА . Проверено 29 мая 2014 г. - через YouTube.
  34. ^ Морфеус Лендер. «Испытание на поворот завершено. Теперь настраиваем лидар-лазер и проверяем пиксели. #ALHAT» . www.twitter.com . НАСА . Проверено 13 ноября 2014 г.
  35. ^ «Глава 6.2 Лазерная безопасность и здоровье» (PDF) . Руководство по безопасности АО JPR1700-1 ch6-2 . НАСА. Архивировано из оригинала (PDF) 15 февраля 2013 года . Проверено 9 июля 2013 г.
  36. ^ Morpheus Ops Lean, Ян Янг (@ICYprop). «Типичный день испытаний Морфеуса» . Блог на сайте Морпеуса . НАСА . Проверено 26 апреля 2014 г.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: f89b33a345762d56bb62d6b34fc245a9__1722384600
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/f8/a9/f89b33a345762d56bb62d6b34fc245a9.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Autonomous Landing Hazard Avoidance Technology - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)