Woher „weiß“ der Hubschrauber von Mars Ingenuity, wo er sich befindet?

Aufbauend auf dieser Frage , wie bestimmt der Ingenuity-Helikopter seinen Standort auf dem Mars? Selbst wenn es nur gerade nach oben und unten schwebte / hüpfte, würde es ein gewisses "Bewusstsein" darüber benötigen, wo es sich befindet, damit es an einem Ort stationieren oder zu einem Ort fliegen kann. Verwendet es die gleiche oder eine ähnliche LIDAR-Technologie, um eine Positionsbestimmung vorzunehmen, wie es dies tut, um seine Höhe zu messen? Funktioniert das für beliebige Entfernungen (das Höhen-LIDAR scheint in der Reichweite auf 40 m begrenzt zu sein). Werden (wenn überhaupt) andere Instrumente/Techniken für die Fernortung verwendet?

anders, aber potenziell hilfreich: Ingenuity Three Axis Velocity Derivation from Camera, Gyro and Altimeter und auch Alternative to GPS navigation for vertical landing, besonders auf anderen Planeten und auch diese Antwort „… und wir suchen nach etwas, das genug Textur hat.“

Antworten (1)

Es „weiß“ nicht, wo es ist. Stattdessen schätzt es, wo es sich befindet, wobei die Qualität der Schätzung mit der Zeit abnimmt. Es verwendet ein Äquivalent des 21. Jahrhunderts zu den "Koppelnavigations"-Techniken, die das Age Of Sail ermöglicht haben. (Mit anderen Worten, es wird ein Kalman-Filter verwendet, dem Positions- und Lageaktualisierungen fehlen.)

Aus Wie die NASA einen Hubschrauber entwarf, der autonom auf dem Mars fliegen könnte ,

Können Sie beschreiben, welche Sensoren Ingenuity für die Navigation verwendet?

Wir verwenden eine Handy-IMU, einen Laser-Höhenmesser (von SparkFun) und eine nach unten gerichtete VGA-Kamera für die monokulare Merkmalsverfolgung. Ein paar Dutzend Merkmale werden Bild für Bild verglichen, um die relative Position zu verfolgen, um Richtung und Geschwindigkeit herauszufinden, wie der Hubschrauber navigiert. Dies geschieht alles durch Positionsschätzungen, im Gegensatz zum Auswendiglernen von Merkmalen oder dem Erstellen einer Karte.

Wir haben auch einen Neigungsmesser, mit dem wir die Neigung des Bodens direkt während des Starts feststellen, und wir haben eine 13-Megapixel-Farbkamera in Handyqualität, die nicht für die Navigation verwendet wird, aber wir werden versuchen, ein paar schöne Bilder zu machen während wir fliegen.

Insgesamt hat dieser hinsichtlich der Navigation nicht das Zeug zu einem besonders ausgefeilten autonomen Helikopter. Es gibt erdgestützte autonome Hubschrauber und Drohnenflugzeuge, die in dieser Hinsicht weitaus ausgefeilter sind. Bei der Navigation muss der Einfallsreichtum gar nicht so ausgefeilt sein. Ingenuity ist ein Technologiedemonstrationsartikel. Das Hauptziel ist es zu demonstrieren, dass ein Hubschrauber auf dem Mars machbar ist. Ingenuity führt kurze Flüge über Gelände aus, das speziell als mehr oder weniger flach ausgewählt wurde (mit Ausnahme von Kieselsteinen, die für den optischen Flussalgorithmus verwendet werden können).

Dies soll Ingenuity nicht verunglimpfen. Der Großteil der Entwicklungsanstrengungen floss in den Hubschrauber selbst, und das mit einem schmalen Budget. Die Navigation musste „gut genug“ sein, um die Demonstration der Technologie zu ermöglichen. Die nächste Iteration (und da der erste Flug erfolgreich war, wird es höchstwahrscheinlich eine nächste Iteration geben) wird ein ausgefeilteres Navigationssystem haben.

Ich stelle mir vor, dass wir eines Tages einen autonomen Hubschrauber haben werden, der den gesamten Mars selbst kartieren kann!
@nycynik, das wird eine wirklich interessante neue Frage sein! "Herausforderungen bei der Kartierung der Marsoberfläche mit Hubschraubern?" Sie können erklären, dass die Auflösung in Helikopterhöhe viel höher sein kann als die Bilder aus der Marsumlaufbahn, dass es interessante Bereiche mit noch höherer Auflösung abbilden kann, indem es um bestimmte Merkmale herumnavigiert, und gleichzeitig auch andere Daten aufzeichnen kann (z. B. geringer Restmagnetismus). ), fragen Sie dann, wie viele für den Mars in 5 Jahren benötigt würden, wie lange sie zwischen den Ladevorgängen fliegen könnten und wie sie sich in Größe und Design von Ingenuity unterscheiden würden.
KInda wirft die nächste Frage auf: Kann Ingenuity trotz seiner Einschränkungen und der Einschränkungen seines Mandats noch über sein Missionsmandat als Machbarkeitsdemonstrator hinausgehen und tatsächlich zur wissenschaftlichen Mission von Perseverance beitragen?
@AnthonyX Als Nicht-Ops und Nicht-JPL-Person kann ich das nicht wirklich sagen. Ich vermute, dass es eine sehr entfernte Möglichkeit ist. Es würde mich nicht wundern, wenn es nach fünf erfolgreichen Flügen einfach liegen bleibt. Das Problem ist, dass es irgendwann scheitern wird, und wahrscheinlich eher früher als später. Sich in einem missionskritischen Kontext darauf zu verlassen, gibt Murphy's Law viel zu viele Chancen, sich einzuschleichen. Es kann nicht für alles verwendet werden, was missionskritisch ist oder den Missionserfolg gefährdet.
@DavidHammen Ich habe nicht so sehr an geschäftskritisches Vertrauen gedacht, als vielmehr an das Eröffnen einer Gelegenheit.
@AnthonyX Sich auf Ingenuity zu verlassen, um „eine Gelegenheit zu eröffnen“, würde Ingenuity missionskritisch machen. Das wird nicht passieren. Was passieren könnte, ist die Verwendung von Ingenuity, um Gelegenheiten zu schließen, die auf der Grundlage von Bildern von Satelliten und von Perseverance selbst gut erscheinen. Denken Sie an all die Zeiten, in denen frühere Rover von einer Route zurückgehen mussten, die vielversprechend aussah, sich aber als nicht so herausstellte.
Es ist etwas verfrüht, an dieser Stelle betriebliche Verwendungen von Ingenuity zu vermuten. Obwohl es einen Erfolg hatte, müssen noch bis zu vier Demonstrationsflüge durchgeführt werden. Dass Ingenuity auch nur einen erfolgreichen Flug hatte, bedeutet höchstwahrscheinlich, dass zukünftige Mars-Rover von JPL einen Hubschrauber beinhalten werden, der in einem missionsunterstützenden Kontext und vielleicht sogar in einem missionskritischen Kontext eingesetzt wird. Wenn Ingenuity bei diesem ersten Flug gescheitert wäre, hätte die NASA die Demo trotzdem für einen Erfolg erklärt – und dann stillschweigend zukünftige Pläne für einen Hubschrauber unter den Teppich gekehrt. (Genau das hat die NASA mit Tethers gemacht.)
Woher „weiß“ der Hubschrauber von Mars Ingenuity, wo er sich befindet?
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