漫游车不再孤单！NASA计划向火星发射一架直升机 帮助确定最优路径

图片来源：Sasaki et al

火星，也被称为红色星球，一直是众多研究的焦点，它的一些特征引发了关于它可能适合居住的讨论。美国国家航空航天局(NASA)和一些太空机构已经向火星发射了一些漫游车和其它航天器，希望能更好地了解火星的地质和环境。

NASA最近正在筹划一项名为“火星2020”的新任务，该任务包括向火星发射一架直升机，以及传统的地面探测车。这次任务的主要目的是测试在火星上操作直升机的可行性，如果成功的话，它将为火星探索开辟新的可能性。换句话说，这项任务能为其它任务铺平道路，包括部署火星直升机，从而得到比漫游车更多关于地面、地形和障碍的信息。

美国国家航空航天局喷气推进实验室(JPL)、日本航空航天探索机构和埃因霍芬理工大学的研究人员最近介绍了一种新的机器人系统设计，该系统由火星探测器、直升机和轨道飞行器组成，可以进一步加强未来的火星探索。这个系统发表在《IEEE机器人和自动化通讯》上。

研究人员在他们的论文中写道:“除了传统的地面探测车，火星2020计划还将向火星发射一架直升机。”直升机的高分辨率数据帮助探测车识别一些小的危险，如台阶和尖尖的岩石，并提供丰富的文本信息，有助于预测感知性能。在此论文中，我们考虑了一个由火星探测器、直升机和轨道飞行器组成的三代理系统。”

新的火星系统的最终目标是为地面漫游车确定一条最优路径，这将使漫游车在给定方向移动时累积的定位不确定性最小化。研究人员发现，有选择地在容易定位的地形(即具有良好定位能力的地形)上行驶，可以提高定位性能。

因此，在这一研究中，研究人员使用了由远程卫星技术捕获的定位地图来进行空间搜索，将漫游车的路径与直升机的行动结合起来，旨在收集有关周围环境的丰富数据。除了本地化地图，系统考虑了直升机收集的动态地图更新。

研究人员在他们的论文中解释道:“换句话说，我们共同解决了由直升机绘制地图和由漫游车驾驶的问题，以最小化漫游车定位过程中积累的不确定性。”

到目前为止，该团队已经在一系列的数值模拟中证明了系统的有效性，包括单次运行和蒙特卡洛模拟。这些模拟是基于火星2020任务着陆点的地图，专门设计来评估计划人员在通过三代理机器人系统探索火星时减少定位不确定性的有效性。

研究人员发现，在漫游车路径规划过程中，他们的方法可以减少10 - 20%的定位不确定性，而随机制图方法减少的不确定性不到10%。在未来，他们的系统将有助于优化直升机的使用，在火星探测任务中通过考虑火星车和直升机的联合行动来增强漫游车的导航。

现有的直升机只能在火星上飞行很短的时间，因为高速旋翼的使用会消耗大量的电力。因此，优化飞行时间并确保直升机收集尽可能多有价值的信息至关重要，这样就能极大地增加任务成功的可能性。

在接下来的研究中，研究人员计划探索一种技术，使漫游车能够确定绘制周围环境的最佳时间，以进一步提高整个直升机漫游车系统的有效性。此外，他们希望进行进一步的实验，以测试协同多智能体系统的有效性。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源：

https://techxplore.com/news/2020-09-three-agent-robotic-mars-exploration.html