基于特征跟踪辅助的小行星着陆先验位姿纠正

作     者：王亚琼 谢欢 晏雄锋 王一凡 陈杰 童小华 WANG Yaqiong;XIE Huan;YAN Xiongfeng;WANG Yifan;CHEN Jie;TONG Xiaohua

作者机构：同济大学测绘与地理信息学院上海200092 上海市航天测绘遥感与空间探测重点实验室上海200092 

出 版 物：《深空探测学报（中英文）》 (Journal Of Deep Space Exploration)

年 卷 期：2024年第11卷第3期

页      面：274-285页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(42271455,42221002,42325106) 上海市科技创新行动计划(22511102900,21511103800) 航空航天飞行力学实验室资助项目(KGJ6142210110305) 上海市教委创新项目(2023ZKZD30) 

主　　题：小行星着陆 视觉导航 位姿估计 特征跟踪 位姿优化 

摘      要：针对小行星着陆视觉导航过程中可能出现的先验位姿不准确场景,提出一种基于特征跟踪辅助的位姿估计方法。利用先验位姿信息和三维导航特征数据库实时生成导航特征,并利用手工与深度特征联合的多特征判别式相关滤波跟踪导航特征在导航相机影像中的位置,进一步利用平均峰相关能量筛选出可靠的跟踪结果用于位姿初步估计,基于该初步估计的位姿重新生成导航特征,并使其与导航相机影像做归一化相关匹配,该过程将在可微分的列文伯格−马夸尔特框架中基于归一化相关系数约束来实现位姿优化。利用“冥王号(Origins,Spectral Interpretation,Resource Identification,and Security-Regolith Explorer,OSIRIS-REx)任务的影像、地形和星历数据进行位姿估算实验,结果表明:在先验位姿不同程度噪声的干扰下,提出算法的位姿估计重投影误差均为亚像素,在距离小行星表面1 km处,位置估算误差在2 m以内,姿态估算误差在1°以内,可有效纠正不准确的先验位姿。