以西秦岭迭山车巴沟景区为典型案例区，根据国家标准《旅游资源分类、调查与评价(GB/T18972-2017)》,评估了车巴沟景区旅游资源总体特征，对比分析了毗邻地区旅游开发的优劣势，初步探索了车巴沟沟域旅游资源的空间开发方案。结果显示，沟域垂直带谱分异特征显著，生态、文化旅游资源主要集中于中下游区域，其上游主要分布为气象、气候、地质等自然旅游资源。沟域景观类型多样，主类、亚类、基本类分别占国家标准的100%、91.30%和83.64%。根据景区旅游资源的海拔空间分异规律，提出了“一一三”的旅游总体空间规划格局。在此基础上，设计了车巴沟“甘南之巅，避暑天堂”的一级旅游形象。在保障机制方面，应加大顶层设计，统一管理，制定优惠政策，加大沟域旅游基础设施建设，提升交通可达性。同时，要拓展营销渠道，提升沟域旅游知名度。在旅游开发过程中，要加大对沟域生态与文化的双重保护。

从月球车任务规划的实际需要出发,提出一种环境建模技术,综合考虑了月面地形因素和太阳光照影响.除对月面环境进行几何可通行性分析,还结合太阳高度角和月面地形特征综合评价月面太阳光照效果.该环境建模方法同时也考虑了月球车移动能力和工作条件的约束,建立了一个综合月面环境模型.基于该建模技术,可将月球车任务规划问题转化成一系列综合环境模型下的月面路径规划问题.仿真实验结果表明:综合环境模型大大简化了月球车任务规划复杂度,在该环境模型上利用成熟路径搜索算法即可得到月球车任务层次的行驶路径;通过选择不同权重可实现不同需求下的任务路径规划.

考虑月球车全局路径规划的应用要求,针对传统A*算法搜索速度慢和返回路径不够优化的缺点,对算法流程进行改进,减少其时间和空间复杂度,提高其搜索速度,并对返回路径进行优化,有效地缩短了路径。对于存在凹形障碍的地图,采用后退-尝试的方法解决规划失败的问题,并在一次搜索的基础上使用二次搜索策略来实现规划路径的优化,使之绕过凹形障碍趋向目标,从而达到输出最短路径的目的。

主要提出了一种在虚拟环境下基于复合视觉的月球车导航技术,将单、双目视觉二者结合应用,取长补短。其中单目视觉作为一种宏观路径规划完成对于形状规则的月坑的识别与定位;应用双目视觉作细观路径规划,在一定距离内完成对于特征复杂的石块的判断与定位。同时,提出了一种考虑月球车运动学动力学特性的路径规划,在能够达到避障要求的基础上缩短其行驶距离,并将其作为视觉导航模块融入月球车虚拟仿真系统中。

针对障碍环境下具有非完整约束月球车的运动规划问题,提出了一种基于离散化位姿的月球车运动规划方法。该方法首先将月球车的运动轨迹限定于多项式旋线,通过求解多项式旋线参数生成无障碍条件下连接任意位姿状态的运动轨迹。同时,该方法对月球车运动规划问题中的位姿状态空间进行离散化,形成离散化的位姿状态空间。根据离散化位姿状态空间的特点,在离线的条件下生成连接相邻离散位姿的月球车基本的运动轨迹集。最后该方法结合基本运动轨迹集并利用启发式搜索算法最终解决障碍条件下的运动规划问题。基于动力学仿真平台中的实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

为了减少有限推力作用下月球探测器软着陆所需的燃料消耗,提出了应用非线性规划方法来求解该最优控制问题。首先,从庞德里亚金极大值原理出发,将有限推力作用下月球软着陆问题转化为数学上的两点边值问题;在考虑边界条件及横截条件的前提下,将该两点边值问题转化为针对共轭变量初值和末时刻的优化问题;然后应用非线性规划方法求解所形成的参数优化问题。为了降低共轭变量初值选取的敏感性,引入共轭变量与控制变量之间的变换,用控制变量初值代替了共轭变量初值。实验仿真结果显示,本文方法能够成功实现月面软着陆,并且比传统的打靶法减少了2.1%的燃料消耗,表明本文提出的设计方法简单、有效。

视觉导航是月球车的一项重要功能,本文首先介绍了国内外视觉导航的情况;在对视觉导航原理分析的基础上,提出了月球车的视觉导航实现方案,并进行了避障路径规划的实验。实验结果表明了方法的正确性。

以实现月球探测器的避障路径规划为目标,采用立体视觉技术感知车前环境,设计一套基于特征匹配的车前障碍物检测算法。构造极坐标直方图描述环境空间,提出一种基于视觉感知的直方图Bug路径规划算法。通过朝目标移动和沿障碍物边界滑动2种行为的切换来保证算法全局收敛。实景重构与仿真实验验证了算法的有效性。

研究了开发月球车路径规划三维仿真平台遇到的问题。提出了包括月球车三维建模、障碍物提取、路经规划和三维渲染在内地整套建立月球车路径规划三维仿真平台的方案,并使用它来验证行为控制月球车的虚拟主体避障算法。仿真结果表明,此月球车三维仿真平台解决了月球车三维显示和人机交互问题。