7月23日12时41分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器在中国文昌航天发射场成功发射，开启了瑰丽壮美的火星之旅，迈出了我国自主开展行星探测的第一步。在这次任务中，青岛科技大学作为山东省唯一一所参与火星探测任务的单位，为“天问一号”探测器精准、安全地着陆提供技术护航。

“小团队”做出“大科研”

在青科大自动化与电子工程学院楼内，“藏”着一个并不知名的研究所。这就是承担火星探测器精准着陆自主导航技术研究基础的主体——自主导航与智能控制研究所。

研究所成立于2003年，是国内较早研究自主导航的高校单位。其中由邵巍、于镭、曹梦龙、姚文龙等老师组成的团队，从2012年起，用了近5年的时间，参与完成了我国首个专注于深空探测的国家重点基础研究发展计划（973计划）。这个由北京理工大学、北京控制工程研究所、北京航空航天大学、青岛科技大学、哈尔滨工业大学、清华大学等10家单位共同承担的研究项目“行星表面精确着陆导航与制导控制问题研究”，就是要确保探测器通过自主导航进行安全、精确地着陆，为我国火星探测计划的实施奠定技术理论基础。

研究所副所长、项目负责人邵巍教授表示，青岛科技大学承担的项目子课题——“行星表面特征提取跟踪与快速运动估计方法”，主要针对火星着陆末端，利用地表图像进行特征提取跟踪并进行视觉自主导航。

据自主导航与智能控制研究所执行所长于镭介绍，2004年成立了中国宇航协会深空探测技术专业委员会，召集了部分高校和航天系统研究所等研究机构共同开展相关研究，青岛科技大学从最初就参与其中。研究所在该领域已经进行了近20年的探索，目前团队还承担着国家重点研发计划项目的子课题，开展小行星探测的前期研究工作，努力为今后的小行星探测实现技术方面的突破。

“小技术”解决“大问题”

青科大的技术成果主要作用于探测器着陆阶段，这是整个火星探测任务最为关键的阶段之一，直接决定了探测任务的成功与否。

火星探测器着陆过程中，大气环境十分复杂，动力学环境也存在不确知等情况，进行实时高精度导航极为困难。火星与地球距离遥远，探测器与地球之间的通信存在至少10分钟的时间差。这意味着，探测器着陆时可能与地球“失联”，一旦失去控制就将撞毁在火星表面。这就要求探测器在着陆阶段必须具有自主导航、控制和障碍规避的能力。

“利用地表图像进行特征提取跟踪与自主导航，是完成火星自主、精确、安全着陆任务要解决的关键技术问题。”邵巍告诉记者，青科大的技术不仅实现了让探测器利用地表图像进行特征提取、跟踪并据此完成着陆段自主视觉导航，而且也将在很大程度上解决我国行星探测自主、安全、精确着陆任务的关键技术问题。

在他们的研究理论支撑下，探测器在着陆段可以利用光学相机获取火星表面图像，并提取星表特征点、陨石坑、山脊、沟壑等作为导航陆标，通过跟踪这些特征并结合惯性导航信息，可以对自己的位置、速度、姿态等进行估计，从而完成精确着陆。

（撰稿：李粟，审核：李鲲鹏）