阅读说明：本技术 月球区域观测与通信系统及弹跳装置 (Moon region observation and communication system and bouncing device ) 是由 刘雨薇 叶福浩 周玲妹 周述军 陈浩 武养卓 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种月球区域观测与通信系统及弹跳装置,月球区域观测与通信系统包括支撑板、推动件、通信模块和光学摄像模块；光学摄像模块用于摄取月球形貌；通信模块用于与外部设备进行通信；通信模块与光学摄像模块通信连接；通信模块和光学摄像模块设置在支撑板上方,并与支撑板固定连接；推动件设置在支撑板下方,用于推动支撑板在竖直方向移动。本申请通过将通信模块和光学摄像模块安装支撑板上方,以使通信模块和光学摄像模块可以弹跳至预设高度以与外部设备进行通信和摄取月球形貌,从而克服月球车和返回舱的通信距离近、观测高度低的问题,不仅拓展了月球车的探测区域,还拓宽了月球区域观测的范围,更加有利于探月工程的开展。(The application relates to a moon region observation and communication system and a bouncing device, wherein the moon region observation and communication system comprises a supporting plate, a pushing piece, a communication module and an optical camera module; the optical camera module is used for shooting the moon shape; the communication module is used for communicating with external equipment; the communication module is in communication connection with the optical camera module; the communication module and the optical camera module are arranged above the supporting plate and are fixedly connected with the supporting plate; the pushing piece is arranged below the supporting plate and used for pushing the supporting plate to move in the vertical direction. This application is through with communication module and optics camera module erection bracing board top to make communication module and optics camera module can bounce to predetermineeing the height and in order to communicate with external equipment and absorb the moon appearance, thereby overcome the communication distance of lunar vehicle and reentry module near, observe the low problem of height, not only expanded the detection area of lunar vehicle, still widened the regional scope of observing of lunar, be favorable to exploring development of moon engineering more.)

月球区域观测与通信系统及弹跳装置

技术领域

本申请涉及区域观测技术领域，尤其是一种月球区域观测与通信系统及弹跳装置。

背景技术

月球区域观测具有重要意义，自上世纪美国实现登月以来，越来越多的国家开始探索月球，由于月球表面没有大气层，飞行器无法在月球表面飞行，因此只能通过月球车进行近距离区域探月。返回舱运载月球车到月球，通过通信系统与月球车进行通信，并控制月球车在月球表面机动行驶。

月球区域观测是通过月球车上安装光学摄像模块以观测月球形貌，月球车和返回舱之间的通信主要依靠月球车上安装的天线与返回舱中的天线进行通信，然而，由于月球车和返回舱安装天线和摄像头的高度限制，导致月球车和返回舱的通信距离近、观测高度低，不仅缩小了月球车的探测区域，还降低了月球区域观测的范围，不利于探月工程的推进。

发明内容

为至少在一定程度上克服由于月球车和返回舱安装天线和摄像头的高度限制，导致月球车和返回舱的通信距离近、观测高度低，不仅缩小了月球车的探测区域，还降低了月球区域观测的范围的问题，本申请提供一种月球区域观测与通信系统及弹跳装置。

第一方面，本申请提供一种月球区域观测与通信系统，包括：

支撑板、推动件、通信模块和光学摄像模块；

所述光学摄像模块用于摄取月球形貌；

所述通信模块用于与外部设备进行通信；

所述通信模块与所述光学摄像模块通信连接；

所述通信模块和光学摄像模块设置在所述支撑板上方，并与所述支撑板固定连接；

所述推动件设置在所述支撑板下方，用于推动所述支撑板在竖直方向移动。

进一步的，所述系统还包括：

控制模块，所述控制模块分别与所述推动件、通信模块和光学摄像模块连接。

进一步的，所述系统还包括：

姿态调节模块，所述姿态调节模块与所述控制模块连接。

进一步的，所述姿态调节模块包括：

重力传感器、气罐、多个阀门和与所述阀门数量对应的喷管，所述重力传感器和气罐分别固定安装在所述支撑板上，所述多个阀门均匀设置在所述支撑板四周；

所述气罐通过所述喷管与所述阀门连接；

所述多个阀门与所述控制模块连接；

所述控制模块与所述重力传感器连接。

进一步的，所述系统还包括电缆，所述通信模块与所述光学摄像模块通信连接，包括：

所述通信模块与所述光学摄像模块通过所述电缆通信连接。

第二方面，本申请提供一种弹跳装置，包括：

支撑板和推动件；

所述推动件设置在所述支撑板下方，用于推动所述支撑板在竖直方向移动。

进一步的，所述推动件包括：

卷扬机、线缆和弹簧；

所述卷扬机与所述线缆的一端连接；

所述线缆的另一端与所述弹簧连接；

所述卷扬机通过收紧或释放所述线缆控制所述弹簧压缩或弹起，以使所述弹簧带动所述支撑板竖直方向移动。

进一步的，所述装置还包括：

所述卷扬机位于所述弹簧形成的空腔中。

进一步的，所述装置还包括：螺栓，所述支撑板通过所述螺栓与所述弹簧固定连接。

进一步的，所述卷扬机通过收紧或释放所述线缆控制所述弹簧压缩或弹起，包括：

所述卷扬机内部包括电机，通过所述电机旋转预设收紧转数，带动所述线缆收紧预设线长，压缩所述弹簧至预设预紧力；

所述卷扬机释放所述线缆后，所述弹簧在所述预设预紧力作用下快速弹起至预定高度。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请通过通信模块和光学摄像模块设置在所述支撑板上方，并与支撑板固定连接，推动件设置在所述支撑板下方，用于推动支撑板在竖直方向移动，以使通信模块和光学摄像模块可以弹跳至预设高度以与外部设备进行通信和摄取月球形貌，从而克服由于月球车和返回舱安装天线和摄像头的高度限制导致月球车和返回舱的通信距离近、观测高度低的问题，不仅拓展了月球车的探测区域，还拓宽了月球区域观测的范围，更加有利于探月工程的开展。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请一个实施例提供的一种月球区域观测与通信系统的模块图。

图2是本申请一个实施例提供的一种月球区域观测与通信系统的结构图。

图3是本申请另一个实施例提供的一种月球区域观测与通信系统的模块图。

图4是本申请一个实施例提供的一种弹跳装置的结构图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

图1是本申请一个实施例提供的一种月球区域观测与通信系统的模块图。

如图1所示，本实施例提供的一种月球区域观测与通信系统，包括：

支撑板1、推动件2、通信模块3和光学摄像模块4；

光学摄像模4块用于摄取月球形貌；

通信模块3用于与外部设备进行通信；

通信模块3与光学摄像模4块通信连接；

通信模块3和光学摄像模块4设置在支撑板1上方，并与支撑板1固定连接；

推动件2设置在支撑板2下方，用于推动支撑板1在竖直方向移动。

参见图2，当月球区域观测与通信系统中支撑板被推动至较高位置时，通信模块3的通信距离将大幅增加，作为月球车与返回舱的通信中继，可大幅增加月球车机动范围；同时光学摄像模块4可大幅增加观测范围，监控月球车行驶动向，收集月球表面形貌。

本实施例中，通过通信模块和光学摄像模块设置在所述支撑板上方，并与支撑板固定连接，推动件设置在所述支撑板下方，用于推动支撑板在竖直方向移动，以使通信模块和光学摄像模块可以弹跳至预设高度以与外部设备进行通信和摄取月球形貌，从而克服由于月球车和返回舱安装天线和摄像头的高度限制导致月球车和返回舱的通信距离近、观测高度低的问题，不仅拓展了月球车的探测区域，还拓宽了月球区域观测的范围，更加有利于探月工程的开展。

图3是本申请另一个实施例提供的一种月球区域观测与通信系统的模块图。

如图3所示，本实施例提供的月球区域观测与通信系统，还包括：

控制模块5，控制模块5分别与推动件2、通信模块3和光学摄像模块4连接。

控制模块5控制球区域观测与通信系统的工作过程，通过控制通信模块3收发信号，控制光学摄像模块4采集光学影像信息，控制推动件2竖直方向上向上移动，从而完成月球区域观测与通信任务。

作为本发明可选的一种实现方式，所述系统还包括：

姿态调节模块6，姿态调节模块6与控制模块5连接。

作为本发明可选的一种实现方式，姿态调节模块6包括：

重力传感器、气罐、多个阀门和与阀门数量对应的喷管，重力传感器和气罐分别固定安装在所述支撑板上，多个阀门均匀设置在支撑板四周；

需要说明的是，阀门的数量影响系统姿态条件的精确度，阀门的数量越多，可以使系统在上升及观测与通信过程中产生的倾斜度越小。阀门的数量例如为四个，分别布置在支撑板1的四条边中间位置，阀门的数量例如为八个，分别布置在支撑板1的四条边中间位置和四个角的位置。

气罐通过喷管与阀门连接；

多个阀门与控制模块5连接；

控制模块5与重力传感器连接。

重力传感器例如为重力梯度仪，重力梯度仪与支撑板1固定连接，重力梯度仪通过感知月球重力方向以获取支撑板1的姿态，控制模块5获取支撑板1的姿态，在支撑板1发生倾斜时控制倾斜侧的阀门开启以使支撑板1保持在水平姿态。

由于通信模块3和光学摄像模块4固定设置在支撑板1上方，通过保持支撑板1在水平姿态，可以使通信模块3和光学摄像模块4不发生倾斜，有利于通信与观测任务的完成。

需要说明的是，喷管与对应阀门分散设置在支撑板1的四周，喷管不经过支撑板1的重心，以方便调滚转。

作为本发明可选的一种实现方式，所述系统还包括电缆7，通信模块3与光学摄像模块4通信连接，包括：

通信模块3与光学摄像模块4通过电缆7通信连接。

可以理解的是，阀门与控制模块5可以通过电缆7连接，以实现控制模块5对阀门开启或关闭的控制。

本实施例中，通过姿态调节模块可以在支撑板发生倾斜时控制倾斜侧的阀门开启以使支撑板保持在水平姿态，由于通信模块和光学摄像模块固定设置在支撑板上方，通过保持支撑板在水平姿态，可以使通信模块和光学摄像模块不发生倾斜，有利于通信与观测任务的完成。

图4是本申请一个实施例提供的一种弹跳装置的结构图。

如图4所示，本实施例提供的弹跳装置，包括：

支撑板1和推动件2；

推动件2设置在支撑板1下方，用于推动支撑板1在竖直方向移动。

作为本发明可选的一种实现方式，推动件2包括：

卷扬机21、线缆22和弹簧23；

卷扬机21与线缆22的一端连接；

线缆22的另一端与弹簧23连接；

卷扬机21通过收紧或释放线缆22控制弹簧23压缩或弹起，以使弹簧23带动支撑板1竖直方向移动。

作为本发明可选的一种实现方式，所述装置还包括：

卷扬机21位于弹簧23形成的空腔中。

弹簧23是一种利用弹性来工作的机械零件。用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状。将卷扬机21设置在弹簧23内径形成的空腔中，可以减小弹跳装置的体积。

作为本发明可选的一种实现方式，所述装置还包括：螺栓，支撑板1通过螺栓与弹簧23固定连接。

通过螺栓连接可以使支撑板1与弹簧23连接更紧固，延长弹跳装置的使用寿命。

一些实施例中，弹跳装置安装在月球车上，弹簧23的一端与月球车固定连接，另一端与支撑板1固定连接，由于弹簧23位于支撑板1下方，因此在弹簧23发生形变而跳起时可以带动支撑板1一同跳起。

作为本发明可选的一种实现方式，卷扬机21通过收紧或释放线缆22控制弹簧23压缩或弹起，包括：

卷扬机21内部包括电机，通过电机旋转预设收紧转数，带动线缆22收紧预设线长，压缩弹簧23至预设预紧力；

卷扬机21释放线缆22后，弹簧23在预设预紧力作用下快速弹起至预定高度。

弹跳装置的工作原理包括：卷扬机21通过旋转带动线缆22收紧，从而压缩弹簧23，当弹簧23压缩至预设预紧力时卷扬机21高速释放线缆22，弹簧23在预设预紧力作用下快速弹起，并达到一定高度，从而带动支撑板1竖直移动到预设高度。

将弹跳装置应用在月球区域观测与通信系统中，由于月球重力仅为地球重力的六分之一，因此弹跳装置的弹跳高度将远高于地球，并且下落与上升速度均较慢，同时月球没有大气层，弹跳时不受空气阻力作用，一次弹跳能有空中维持较长时间，并且，弹簧23落地后会继续弹跳，并长时间维持弹跳性能，以使系统可以完成区域观测与通信任务。

可以理解的是，弹跳高度可根据预紧力大小可调，卷扬机21收缩线缆22越长，弹簧23压缩量越大，弹跳高度越高。

本实施例中，卷扬机通过收紧或释放所述线缆控制所述弹簧压缩或弹起，以使所述弹簧带动所述支撑板竖直方向移动，在弹跳装置应用的月球区域观测与通信系统中，应用弹跳装置完成区域观测与通信任务，可以大幅增加月球车与返回舱通信距离，增加月球车运动范围。可大幅增加光学摄像视角，提高区域观测能力，并且，弹跳高度可根据需求进行调节，简便可行，便于工艺实现。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

需要说明的是，本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。