在飞行中幸存的异常:聪明的第六次飞行发生了什么

©NASA.

飞行照片

在美国宇航局的第91号火星日,或者是美国宇航局的火星2020持续防御者使命,聪明才智火星直升机的第六次飞行。

该航班旨在扩大飞行信封,并通过将兴趣区域的立体图像展示了西方的立体声展示了空中影像能力。在将492英尺(150米)到9英里/小时的地速(每秒4米)的地面升至西南部,爬升到高度为33英尺(10米)的高度。在那一点,它是将49英尺(15米)到南方,同时朝向西方拍摄图像,然后在东北和土地上再次飞行164英尺(50米)。

从飞行中遥测六个表明,没有搭便车,航班的前150米腿就会出现。但是,在那条腿的尽头,发生了一些事情:聪明才智开始调整其速度并以振荡模式来回倾斜。这种行为在整个飞行中持续存在。在安全地降落之前,板载传感器表示旋翼机遇到超过20度,大量控制输入和功耗的尖峰。

自我的估计程度如何

虽然空气传播,但聪明的智慧将使用板载惯性测量单元(IMU)保持其运动。IMU测量聪明才智的加速和旋转率。通过随着时间的推移整合这些信息,可以估计直升机的位置,速度和姿态(它是移动的速度有多快,以及它在太空中的定向方式)。车载控制系统通过快速调整控制输入(以每秒500次)来反应估计的运动。

如果导航系统单独依赖于IMU,那么长期以来不会非常准确:错误会迅速积累,直升机最终会失去途径。为了保持更好的准确度随着时间的推移,基于IMU的估计是定期纠正的,这是聪明的导航相机进来的地方。对于大多数时间空气传播,向下看的NavCams占据了30张火星的照片表面并立即将它们送入直升机的导航系统。每次图像到达时,导航系统的算法执行一系列动作:首先,它检查它与图像一起接收的时间戳,以便确定何时拍摄图像。然后,该算法对相机应该在那种特定时间点看到的预测,即它可以从之前的图像特征识别在之前的图像(通常是由于岩石和砂纹状等颜色变化和突起))。最后,算法看起来实际出现在图像中的位置。导航算法使用这些功能的预测和实际位置之间的差异来校正其位置,速度和姿态的估计。

飞行六个异常

在飞行中大约54秒,在通过导航相机输送的图像管道中发生故障。这个毛刺导致一个丢失的单个图像,但更重要的是,它导致所有后来的导航图像随着不准确的时间戳传递。从这一点开始,每次导航算法都基于导航图像执行校正,它是基于拍摄图像时的错误信息。由此产生的不一致性显着降低了用于飞行直升机的信息,导致估计不断地“纠正”以解释幻影错误。随后大振荡。

幸存异常

尽管遇到这种异常,但聪明才智能够在预定着陆位置的约16英尺(5米)的表面上安全地保持飞行和土地。它能够这样做的一个原因是一直在确保直升机的飞行控制系统具有充足的“稳定性边缘”:我们设计了智能化以容忍显着的错误而不会变得不稳定,包括时序中的错误。在聪明的之前的航班中,这种内置余量并不完全需要,因为车辆的行为是在家庭的期望中,但这种边际在六飞行中来到救援。

另一个设计决定也在帮助聪明的土地上发挥作用。正如我之前写的那样,我们在下降期间停止使用导航摄像机图像到降落,以确保在这种关键阶段期间直升机运动的平滑和连续估计。该设计决定还在六次飞行期间还清:聪明才智在飞行的最后时刻忽略了相机图像,停止振荡,平衡其姿态,并按照设计时触摸。

看着更大的图片,飞行六飞行以聪明的方式安全地在地面上,因为许多子系统 - 转子系统,致动器和电力系统 - 响应了保持直升机飞行的需求增加。在一个非常真实的意义上,通过这种情况肌肉肌肉肌肉,虽然航班未发现现在必须解决的时间脆弱性,但它也以多种方式确认了系统的稳健性。

虽然我们没有故意计划这种紧张的飞行,但NASA现在有飞行数据探测直升机的性能信封的外部距离。将在未来的时间内仔细分析数据,扩展了我们对火星上飞行直升机的知识库。

由HåvardGrip撰写,Ingenuity Mars Helicopter首席飞行员在NASA的喷气式推进实验室

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