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火星车图像压缩存储系统与关键算法设计

2021-01-28朱剑冰王翠莲范延芳

深空探测学报 2020年5期

徐 勇,贾 阳,郭 坚,赵 蕾,朱剑冰,王翠莲,范延芳,佟 玲

(北京空间飞行器总体设计部,北京 100094)

引 言

对未知环境的探索是人类发展的永恒主题,火星作为太阳系地球轨道外侧距离地球最近的一颗行星,许多特点与地球相似,最具人类开发宇宙第二家园的可能。同时研究火星可以了解太阳系产生和衍变的一些未解之谜。我国开展首次火星探测任务,将提升我国航天技术的水平,促进我国空间科学的发展,成为建设航天强国的标志性里程碑。

在陌生环境的探索中,图像信息无疑是最直观也是最核心的信息。2004年1月4日和25日分别登陆火星的“勇气号”(Spirit)和“机遇号”(Opportunity)“火星探测漫游车”(Mars Exploration Rovers,MERs)已在火星漫游几十km,发回照片十多万张,包括火星之流星、日落、日食和小旋风等珍贵异域照片。其中,2005年5月19日“勇气号”拍摄的火星日落景象在2007年1月美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)组织的公众评选中被评为最佳火星照片。更具有探索意义的是它们不仅发现了火星火山喷发的证据,而且(2007年5月)发现了硅石,为“火星生命说”添加了新的证据,且是迄今有关火星有水的最强有力证据[1]。

由于图像信息中含有相当多的时间和空间冗余,导致了图像信息的数据量非常大。而火星与地球之间距离为0.56 × 108~4 × 108km,从火星到地球的通信链路带宽受到极大限制,在深空数据源端对图像进行在轨压缩无疑是节省发射能量、提高信息回传效率的必由之路。我国在月球探测中取得较多的成功经验,在月球车中使用复接存储VCDU格式数据保存图像压缩码流,而不是文件系统。……

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