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Ingenuity 火星直升机在第 6 次飞行故障中幸存下来,安全着陆

2021-06-07    阅读量:30754    新闻来源:互联网     |  投稿

Mars Helicopter Ingenuity 不断提供有关处理新技术中意外故障的方法的工程课程。

Ingenuity 火星直升机在第 6 次飞行故障中幸存下来,安全着陆 中国机械网,okmao.com

周四,NASA JPL 首席飞行员 Havard Grip 提供了有关旋翼机于 5 月 22 日在红色星球上进行的第六次飞行的最后时刻的有益状态更新。


他说,在飞行大约 54 秒后,由于“导航摄像头传输的图像管道出现故障”,飞行器开始摆动 20 度,然后安全着陆中国机械网okmao.com


 “这个故障导致单个图像丢失,但更重要的是,它导致所有后来的导航图像都带有不准确的时间戳。从那时起,导航算法每次根据导航图像进行校正时,都是根据有关图像拍摄时间的错误信息进行操作的。


“由此产生的不一致显着降低了用于驾驶直升机的信息,导致估计值不断被‘修正’以解决幻象错误。随之而来的是大震荡。”


Grip 还为工程师提供了关于旋翼飞机如何导航的见解,以及 Ingenuity 如何能够在振荡中幸存下来并在距预定着陆点约 16 英尺的地方着陆。


Ingenuity 部分通过使用测量加速度和旋转速率的机载惯性测量单元 (IMU) 跟踪运动来导航。这样,它估计它的位置、速度和姿态。IMU 以每秒 500 次的速度做出反应并调整控制输入。 


但 IMU 是不够的。IMU 估计值名义上由导航相机图像校正。向下看的导航摄像头每秒拍摄 30 张火星表面的照片,每次图像到达时,导航系统算法都会检查图像的时间戳,然后根据识别的表面特征预测当时相机应该看到的内容在之前拍摄的图像中。


然后,该算法会查看这些特征在图像中实际出现的位置。这些特征的预测位置和实际位置之间的差异用于校正飞行器对位置、速度和姿态的估计。正是图像管道中的故障导致 Ingenuity 失效并导致它开始振荡。


但是 NASA 工程师付出了相当大的努力,为直升机的飞行控制系统提供了稳定的裕度,以帮助它在振荡和着陆中幸存下来。“我们设计了 Ingenuity 来容忍重大错误而不会变得不稳定,包括时间错误,”Grip 说。“这个保证金在第六次飞行中起到了拯救作用。”


此外,工程师设计的 Ingenuity 在下降的最后阶段停止使用导航相机图像,以确保对直升机运动的平滑和连续估计。“这个设计决定也得到了回报:Ingenuity 在飞行的最后时刻忽略了相机图像,停止摆动,调整姿态并以设计的速度着陆,”Grip 说。


“第六次飞行以 Ingenuity 安全降落在地面上结束,因为许多子系统——旋翼系统、执行器和动力系统——响应了保持直升机飞行的不断增长的需求,”Grip 说。“在非常真实的意义上,Ingenuity 克服了这种情况……”


NASA提供了Ingenuity 第六次飞行最后 29 秒的简短视频。


Grip 以一种经典的轻描淡写的方式指出,美国宇航局“并没有故意计划如此紧张的飞行。” 飞行数据将用于扩展有关在火星上飞行直升机的见解。


NASA 现在必须解决在飞行中发现的计时漏洞。


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