>> 首页 > Trimble GNSS 系统在月球探测车中的应用 > 返回
关注我们

服务在您身边

我们聆听您的需求做您的安全顾问

请告之我们您的需求

010-51666050
010-51662388
Trimble GNSS 系统在月球探测车中的应用
发布日期:2014-05-23 10:46:18  作者:admin  浏览次数:1855  

 

月球表面设计图

20世纪50年代末,人类就开始对月球进行不同方式的探测,至今已取得了无数的巨大成就。探月工程已成为我国对月球科学研究的重点项目。多年来我国始终与世界各大航天国家在天体探测方面保持着共同前进的步伐。我国的探月工程始于2007年,目前已经进行到探月的第三个阶段,主要目标为在月球表面勘察并采样返回。而前期重点是研制新型的月球探测车,该车用于携带探测仪器并为其提供正常运行的保障,如供电、温控等,探测车完成月球勘探后将数据发回地球。

一、测试背景

2011年8月9日,Trimble与中国科学院电子学研究所的月球探测车研发小组来到河北省天漠,借助这里的沙漠地形及炎热环境模拟月球表面,对探测车作一次系统的测试。由于月球表面没有大气层,其炎热环境主要由太阳直射、月球表面红外辐射及月球反射所造成,极限高温可达150℃ ;没有太阳照射的月表,温度极寒,可达-200℃。而探测车内的仪器工作温度范围基本为±40℃,所以为了保证整套设备正常运行,月球车要采用温控装置等复杂的保障系统。本次测试的主要目的是:明确车载测地雷达及附属设备在特定环境中的工作状态及其采集的数据在专用软件中的处理结果。
二、测试工具
本次测试的对象为太阳能车载测地雷达车及其附属设备。测试中使用的测量工具包括了天宝Trimble R8 GNSS接收机两套,天宝Trimble BusinessCenter(以下简称TBC)后处理软件一套。
天宝Trimble R8 GNSS是将多通道多频率GNSS接收机、天线和数据链无线电台组合到一起的最新的GNSS接收机系列产品,内置了220通道的Trimble Maxwell 6芯片,支持的卫星信号包括:GPS-LI C/A,L2C,L2E,L5;GLONASS-L1 C/A,L1P, L2C/A, L2P;伽利略-Giove A和Giove B,, R8 GNSS还融合了先进的Trimble R跟踪(R-Track TM)技术、信号预测(Signal Prediction TM)技术、新的CMRx通信协议,具有优秀的GNSS跟踪性能;能够补偿断续信号或RTK边际改正信号,在RTK信号受阻后,可继续进行精确测量;还可远程配置与访问,灵活的作为基准站或流动站使用。
天宝TBC软件是一个集中了常规内业处理功能的软件包,包括极快的GNSS基线处理和RTK数据处理,全面支持GNSS观测,还可快速准确地进行表面建模,并可根据世界各地发布的数百种坐标系进行基准转换和投影,无缝地计算坐标,实现整网平差、GNSS现场校正、创建地面坐标系和现场定义等,并可快速存取信息并筛选视图,最后生成符合需求和规范的定制化的成果报告。
三、测试过程
太阳能测地雷达车上加装了雷达设备和定位设备,R8 GNSS通过对中杆被固定在雷达车的一端(如图1所示)。在测试过程中,采集雷达数据的同时,需要实时匹配位置信息,R8 GNSS能将其获取的准确位置信息分别以实时、后处理两种方式传达到探测车的数据处理终端。
R8 GNSS接收机采集的数据由TBC处理完成后,通过*. kml格式的输出,可以直接将数据信息链接到Google Earth中,这为测试数据的查看提供了极大的便利。整个数据采集过程从上午10点57分持续到12点49分,从图2中可以看出雷达车行走的路线以及三维视图所反映的路径起伏状态。
本次测试还用到了Trimble独有的Web UITM技术-网络用户界面。操作人员不再需要各处奔波便可对接收机进行例行监测。在本次测试中,工作人员通过网络用户界面,远程判定接收机的性能和状态,并进行远程配置。通过Web UI技术还可以下载后处理数据,省却了到外业下载数据的工作。在酷热的沙漠环境下,大大减轻了人员的工作强度。
四、测试数据处理
探测车的数据处理终端可以处理实时接收到的三维坐标,经过对接收机NMEA数据输出功能的设置,WGS-84坐标系下的三维坐标可通过R8 GNSS接收机的RS232接口向计算机实时发送。另一组数据则通过TSC2控制器的常规测量模块,进行连续点测量并记录。在连续点测量功能中,可自定义设置数据记录的模式。本次测试中采用时间间隔模式,每1秒钟记录一次RTK数据,这与实时数据采集的采样率相同。由于雷达数据处理软件的最初设计只能实时接收并处理GNSS的定位数据,但无法将三维坐标输出进行保存,因此在TSC2控制器中记录同样的位置观测数据是非常有必要的,这些用于后处理的数据将作为雷达数据出现异常值时的参考信息。
回到内业后,雷达车的数据处理终端显示了基于时间的地形探测信息。在这些信息中,有异常值,有关键值,为了对数据进行进一步的研究,需要将数据分类,再以雷达采集的时间为依据来匹配探测车在某一时间段中所处的精确位置。
在TBC软件中,可以为后处理数据建立平面和三维视图。视图中的图像按比例与雷达的测量数据相互匹配叠加,作为参考数据使用,有效增加了探测结果的可读性。所有的数据匹配工作都可以在TBC软件中完成,还可以使用软件自带的高级选择功能来实现精确的时间与坐标的匹配(精确到秒)。通过这种方式选择的坐标值,可以直接由TBC软件进行删除或是输出,且输出时可以根据数据处理终端对数据格式的需求,定义每一列所输出的内容,从而实现TBC与第三方软件间的无缝数据连接。
五、测试结果和总结
根据实验目的指导书,整个测试项目一直有序地进行。雷达探测车的硬件耐住了高温的“烤验”。在测试完成时,周围环境的温度达到了380C,车身及笔记本电脑的表面温度高达50℃以上。R8 GNSS接收机和手薄控制器也承受住了高温,在整个测试过程,没有出现过任何错误提示,也没有发现任何反应速度延缓的现象。外业的测试项目非常顺利地完成。
最后,本次测试项目一次通过。雷达探测车在炎热沙漠环境中的工作状况是满足实际需求的,并且探测数据所反映的情况也非常准确。对于整个测试来说,Trimble R8 GNSS和TBC软件都表现卓越。测试组成员透露,在未来的寒冷环境测试项目中仍然会选择使用这个最佳组合,下一次将要进军雪山。

 

下一篇: 没有了