Critical elements in the China's Lunar Exploration reside in that the lunar rover travels over the surrounding undetermined environment and it conducts scientific exploration under the ground control via teleoperation system. Such an interplanetary transportation mission teleoperation system belongs to the ground application system in deep space mission, which performs terrain reconstruction, visual positioning, path planning, and rover motion control by receiving telemetry data. It plays a vital role in the whole lunar exploration operation and its so-called trustworthy evidence must be assessed before and during its implementation. Taking ISO standards and China's national military standards as trustworthy evidence source, the net assessment model and net assessment method of teleoperation system are established in this paper. The multi-dimensional net assessment model covering the life cycle of software is defined by extracting the trustworthy evidences from trustworthy evidence source. The qualitative decisions are converted to quantitative weights through the net assessment method (NAM) combined with fuzzy analytic hierarchy process (FAHP) and entropy weight method (EWM) to determine the weight of the evidence elements in the net assessment model. The paper employs the teleoperation system for interplanetary transportation as a case study. The experimental result drawn shows the validity and rationality of net assessment model and method. In the final part of this paper, the untrustworthy elements of the teleoperation system are discovered and an improvement scheme is established upon the "net result". The work completed in this paper has been applied in the development of the teleoperation system of China's Chang'e-3 (CE-3) "Jade Rabbit-1" and Chang'e-4 (CE-4) "Jade Rabbit-2" rover successfully. Besides, it will be implemented in China's Chang'e-5 (CE-5) mission in 2019. What's more, it will be promoted in the Mars exploration mission in 2020. Therefore it is valuable to the development process improvement of aerospace information system.
Kim, Youn-Kyu;Kim, Hae-Dong;Lee, Joo-Hee;Sim, Eun-Sup;Jeon, Sang-Won
Journal of Astronomy and Space Sciences
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v.26
no.4
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pp.677-692
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2009
In recent years, lots of studies on the planetary rover systems have been performed around space advanced agencies such as NASA, ESA, JAXA, etc. Among the various technologies for the planetary rover system, the mobility system, navigation algorithm, and scientific payload have been focused particularly. In this paper, the conceptual design for a ground-based model of planetary rover's mobility system to evaluate mobility and moving stability on ground is presented. The status of overseas research and development of the planetary rover systems is also addressed in terms of technical issues. And then, the requirements of the planetary rover's mobility system are derived by means of considering mobility and stability. The designed rover's mobility system has an active suspension with 6 legs that controls 6 joints on the each leg in order to achieve high stability and mobility. This kind of mobility system has already applied to the ATHELE of NASA for various purposes such as transportation and habitation for human lunar exploration activities in the near future (i.e., Constellation program). However, the proposed system has been designed by focusing on the small-sized unmanned explorations, which may be applied for the future Korea Lunar exploration missions. Therefore, we expect that this study will be an useful reference and experience in order to develop the planetary exploration rover system in Korea.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.6
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pp.669-676
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2018
As the Moon's scientific, technological, and economic value has increased, major space agencies around the world are leading lunar exploration projects by establishing a road map to develop lunar resources and to construct a lunar base. In addition, as the lunar base construction requires huge amounts of resources from the Earth, lunar in-situ construction technology is being developed to produce construction materials from local lunar resources. On the other hand, the characteristics of lunar topography and resources vary spatially due to the crustal and volcanic activities inside the Moon as well as the solar wind and meteorites from outside the Moon. Therefore, in this paper, the geospatial analysis of lunar resource distribution was conducted to suggest regional consideration factors to apply the lunar in situ construction technologies. In addition, the lunar topographic condition to select construction sites was suggested to ensure the safe landing of a lunar lander and the easy maneuvering of a rover. The lunar topographic and resource information mainly from lunar orbiters were limited to the lunar surface with a low spatial resolution. Rover-based lunar exploration in the near future is expected to provide valuable information to develop lunar in situ construction technology and select candidate sites for lunar base construction.
When humans explore the Moon, lunar caves will be an ideal base to provide a shelter from the hazards of radiation, meteorite impact, and extreme diurnal temperature differences. In order to ascertain the existence of caves on the Moon, it is best to visit the Moon in person. The Google Lunar X Prize(GLXP) competition started recently to attempt lunar exploration missions. Ones of those groups competing, plan to land on a pit of Lacus Mortis and determine the existence of a cave inside this pit. In this pit, there is a ramp from the entrance down to the inside of the pit, which enables a rover to approach the inner region of the pit. In this study, under the assumption of the existence of a cave in this pit, a 3D model was developed based on the optical image data. Since this model simulates the actual terrain, the rendering of the model agrees well with the image data. Furthermore, the 3D printing of this model will enable more rigorous investigations and also could be used to publicize lunar exploration missions with ease.
Korea's lunar exploration project includes the launching of an orbiter, a lander (including a rover), and an experimental orbiter (referred to as a lunar pathfinder). Laser altimeters have played an important scientific role in lunar, planetary, and asteroid exploration missions since their first use in 1971 onboard the Apollo 15 mission to the Moon. In this study, a laser altimeter was proposed as a scientific instrument for the Korean lunar orbiter, which will be launched by 2020, to study the global topography of the surface of the Moon and its gravitational field and to support other payloads such as a terrain mapping camera or spectral imager. This study presents the baseline design and performance model for the proposed laser altimeter. Additionally, the study discusses the expected performance based on numerical simulation results. The simulation results indicate that the design of system parameters satisfies performance requirements with respect to detection probability and range error even under unfavorable conditions.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.43
no.11
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pp.984-997
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2015
Chang'e-3 consisting of a lunar lander and exploration rover was launched on December 1, 2013 aboard a Long March 3B rocket flying from Xichang space launch center. Chang'e-3 was inserted into the lunar orbit after about a 5-day transit to the Moon and landed on the targeted landing site after orbiting around the Moon for 8 days. The successful landing of the Chang'e-3 gives a lot of help to analyze the future needs of the subsystem technologies and to figure out the trajectory from launch to lunar landing as well as operation sequences in the development of Korean lunar exploration is scheduled. Therefore, the configuration and analysis of overall mission of Chang'e-3 is performed based on the public information from the press and website. As a result, overall mission trajectory is reconstructed by solving boundary condition and then estimating control variable. Visibility status and eclipse status also analyzes so communication and power charge condition is as good as to operate lunar lander. Mass budget of the lander is derived using ${\Delta}V$ according to specific impulse.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.37
no.4
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pp.693-703
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2017
Rover wheel's mobility depends on soil's condition and wheel's design. The purpose of this study is to evaluate the effect of soil conditions, which are Jumunjin sand and Korean lunar soil simulant (KLS-1), on wheel's motion performance. The experiments were performed by using a single wheel testbed with a wheel which grouser height is 15mm on Jumunjin sand and KLS-1, respectively. Also the influence of grouser length to wheel's mobility performance was studied. The experimental results of torque, drawbar pull and sinkage relating to slip ratio were discussed and analyzed to evaluate wheel's motion performance. Results showed wheel moving on KLS-1 has high performance than Jumunjin sand. Wheel's mobility performance was influenced by soil's properties of cohesion and frictional angle. In addition, wheel's performance of drawbar pull and Torque increased with the increasing of grouser length.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.42
no.5
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pp.741-749
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2022
Major space agencies are planning for the rover-based lunar exploration since water-ice was detected in permanently shadowed regions (PSR). Although sunlight does not directly reach the PSRs, it is expected that reflected sunlight sustains a certain level of low-light environment. In this research, the indoor testbed was made to simulate the PSR's lighting and topological conditions, to which low light enhancement methods (CLAHE, Dehaze, RetinexNet, GLADNet) were applied to restore image brightness and color as well as to investigate their influences on the performance of feature extraction and matching methods (SIFT, SURF, ORB, AKAZE). The experiment results show that GLADNet and Dehaze images in order significantly improve image brightness and color. However, the performance of the feature extraction and matching methods were improved by Dehaze and GLADNet images in order, especially for ORB and AKAZE. Thus, in the lunar exploration, Dehaze is appropriate for building 3D topographic map whereas GLADNet is adequate for geological investigation.
On the moon as well as the earth, one of the easiest ways to understand geological formation history of any region is to observe the stratigraphy if it is available, the order in which the strata build up. By analyzing stratigraphy, it is possible to infer what geological events have occurred in the past. Mare Nubium also has an unique normal fault called Rupes Recta that shows stratigraphy. However, a rover moving with wheels is incompetent to explore the cliff since the Rupes Recta has an inclination of 10° - 30°. Therefore, a quadruped walking robot must be employed for stable expedition. To exploration a fault with a four-legged walking robot, it is necessary to design an expedition route by taking account of whether the stratigraphy is well displayed, whether the slope of the terrain is moderate, and whether there are obstacles and rough texture in the terrain based on the remote sensing data from the previous lunar missions. For the payloads required for fault surface exploration we propose an optical camera to grasp the actual appearance, a spectrometer to analyze the composition, and a drill to obtain samples that are not exposed outward.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.39
no.5
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pp.451-457
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2011
A short laser pulse irradiates a sample to create the highly energetic plasma that emits light of a specific wavelength peak according to the material. By identifying different peaks for the analyzed samples, its chemical composition can be rapidly determined. The LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) has great advantages as an elemental analyzer on board a space rover, namely real-time rapid analysis and stand-off detection. The LIBS signal intensity is remarkably increased by using double-pulse LIBS system for component analysis of lunar environments where the surrounding pressure is low. Also the angle of target is adjusted for replicating arbitrary shapes of the specimen.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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