毅力号火星车实现自主定位，破解数十年机器人学难题

NASA 的毅力号火星车获得了一项新能力，解决了一个存在数十年的机器人学难题：这辆六轮探测器现在可以在不需要地球任何帮助的情况下，确定自己在火星上的精确位置。

这项名为“火星全局定位”的新技术由 NASA 喷气推进实验室开发，使火星车能够将导航相机拍摄的全景图像与车载轨道地形图进行比对，在大约两分钟内将位置精确到约 10 英寸以内。该算法于 2 月 2 日首次成功应用于常规任务操作，随后在 2 月 16 日再次使用。jpl.nasa

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来自“机智号”的馈赠

这一突破依赖于现已退役的“机智号”火星直升机留下的一份意外遗产。该算法运行在火星车的直升机基站上，这是一个最初用于与旋翼飞行器通信的商用处理器。该处理器的运行速度比“毅力号”的两台主计算机快 100 多倍，而那两台主计算机基于 1997 年推出的抗辐射加固硬件。phys

“这有点像给火星车装上了 GPS。现在它可以自主确定自己在火星上的位置，”喷气推进实验室机器人操作首席工程师 Vandi Verma 说。“这意味着火星车将能够自主行驶更长的距离，因此我们将探索更多的星球区域，获得更多科学成果。”

“机智号”任务最初设计为一项技术验证，预计飞行次数不超过 5 次，但它在 2024 年 1 月退役前完成了 72 次飞行。它的成功证明了商用处理器能够在火星环境中生存。

解决一个数十年的难题

由于火星上没有 GPS 卫星，火星车一直依赖一种称为视觉里程计的技术，通过分析图像中的地质特征来跟踪其位置，同时考虑车轮打滑的因素。但在长距离行驶过程中，微小的误差会不断累积，有时会导致毅力号对自身位置的不确定性超过 100 英尺。此前，火星车每次行驶后都会向地球发送全景图像，由地图专家将这些图像与 NASA 火星勘测轨道飞行器的轨道图像进行匹配——这个过程可能需要一天多的时间。jpl.nasa

“我们赋予了火星车一项新能力，”领导该项目的 JPL 机器人工程师杰里米·纳什说。“这是机器人研究领域几十年来的一个未解难题，能够首次在太空中部署这一解决方案令人非常兴奋。”

无限续航能力

随着“毅力号”火星车的自动导航系统在避障方面表现出色，这项升级应运而生。此前，自主驾驶的主要限制因素是火星车对自身位置的不确定性。现在，“毅力号”可以停下来精确定位自己的位置，这意味着它可以接受指令进行几乎无限距离的行驶，而无需与地球“报备”。jpl.nasa

喷气推进实验室的小团队从 2023 年开始工作，他们使用火星车之前 264 次停靠点的数据来测试算法的准确性。结果显示，该算法成功精确定位了每一个位置。

火星全局定位系统的推出紧随另一项创新：首次使用生成式人工智能来辅助规划行驶路线，通过选择航路点来完成这项通常由人类操作员执行的任务。这些技术的结合使“毅力号”能够行驶得更远更快，同时减轻团队的工作负担——JPL 团队已经开始着眼于将这项定位技术应用于未来的月球任务。universetoday