检索结果-南通市图书馆

作者：何江哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

陨石坑是月表最为显著的地形特征,将其作为导航陆标有助于提高月球软着陆导航的精度。本文对基于陨石坑匹配的月球精确着陆导航方法进行了重点研究。主要内容包括陨石坑检测、陨石坑匹配及基于陨石坑匹配的导航。针对导航应用,研究了基... 详细信息

陨石坑是月表最为显著的地形特征,将其作为导航陆标有助于提高月球软着陆导航的精度。本文对基于陨石坑匹配的月球精确着陆导航方法进行了重点研究。主要内容包括陨石坑检测、陨石坑匹配及基于陨石坑匹配的导航。针对导航应用,研究了基于图像边缘信息的陨石坑检测算法,包括边缘检测、边缘筛选、边缘分组及椭圆拟合。针对算法对成像条件适应性差的问题,引入多尺度自适应高斯滤波降噪算法、以及基于图像梯度幅值直方图的自适应Canny边缘检测算法,对已有陨石坑检测算法进行了改进,得到自适应陨石坑检测算法。真实月表图像的仿真实验表明,改进后的检测算法对不同光照及地形条件下的陨石坑图像具备了自适应功能,克服了以往算法对成像条件容许能力差的问题。对陨石坑的匹配,利用二次曲线对仿射不变量,研究了基于投票策略的陨石坑匹配算法。针对可能出现的误匹配及失配情况,提出了基于闭合曲线面积仿射特性的匹配校正算法。利用多幅真实月表图像进行的实验结果表明,陨石坑匹配及校正算法的匹配率达85%以上,误匹配率小于5%。基于陨石坑匹配的导航方面。首先研究了基于光学测量的相对导航方法,该方法通过光学相机对四个或四个以上位置已知陆标的视线方向矢量进行测量,从而确定探测器的位置及姿态信息。接着,针对实际应用中光学导航和惯性导航各自的不足,结合陨石坑的检测和匹配,研究了基于陨石坑匹配/IMU组合的导航算法。算法通过扩展卡尔曼滤波对光学及惯性测量量进行整合,提高了导航输出的更新速率;同时,借助光学观测实现了对速率陀螺漂移偏差的修正,从而得到精确的角速率测量值,便于对探测器进行实时控制。仿真结果表明,基于陨石坑匹配/IMU组合的导航方法精度较高,位置估计误差在米级范围内,能够满足月球精确着陆的精度要求。

关键词：月球软着陆陨石坑检测陨石坑匹配光学导航

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行星表面陨石坑检测与匹配方法

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航空学报 2010年第9期31卷 1858-1863页

作者：冯军华崔祜涛崔平远田阳哈尔滨工业大学深空探测基础研究中心黑龙江哈尔滨150080 北京理工大学深空探测技术研究所北京100083

针对深空探测器光学导航技术的需要,提出了行星表面陨石坑导航路标的提取与匹配方法。陨石坑是行星表面最显著的地形特征,在光照条件下,陨石坑具有清晰的几何轮廓。结合光照方向,通过陨石坑边缘的检测、边缘配对以及形状参数拟合等处理... 详细信息

针对深空探测器光学导航技术的需要,提出了行星表面陨石坑导航路标的提取与匹配方法。陨石坑是行星表面最显著的地形特征,在光照条件下,陨石坑具有清晰的几何轮廓。结合光照方向,通过陨石坑边缘的检测、边缘配对以及形状参数拟合等处理实现陨石坑的提取。对检测出的陨石坑,基于平面二次曲线的几何不变特性,采用投票策略实现与陨石坑数据库的匹配,并设计陨石坑误匹配及失配的校正策略,从而有效地确定陨石坑在目标天体表面的全局位置。最后通过嫦娥一号获得的目表图像验证了所提方法的有效性和可行性。

关键词：行星软着陆光学导航陨石坑路标陨石坑检测陨石坑匹配

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基于陨石坑拟合椭圆的着陆器位姿估计方法研究

基于陨石坑拟合椭圆的着陆器位姿估计方法研究

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作者：高锡珍青岛科技大学

学位级别：硕士

随着深空探测任务的不断开展,着陆器自主导航系统的设计作为深空探测的关键技术之一,其水平直接关系着整体任务的成功与否。陨石坑是天体表面常见的视觉特征,将其作为导航陆标可以实现着陆器运动状态的精确估计。本论文结合973项目“行... 详细信息

随着深空探测任务的不断开展,着陆器自主导航系统的设计作为深空探测的关键技术之一,其水平直接关系着整体任务的成功与否。陨石坑是天体表面常见的视觉特征,将其作为导航陆标可以实现着陆器运动状态的精确估计。本论文结合973项目“行星表面精确着陆导航与制导控制问题研究”和国家自然科学基金青年基金项目“星际着陆自主特征点跟踪策略及误差分析”,针对深空探测下降着陆段的任务特点,对着陆过程中基于陨石坑匹配的自主视觉导航方法进行了较为系统的研究。论文的主要研究内容包括:首先,针对以陨石坑作为导航路标的视觉导航算法,对陨石坑匹配方法进行了简要分析,提出了一种基于尺度不变的曲线描述及匹配方法;另外,分析了空间特征在导航相机像平面上的投影关系,建立了导航相机模型。其次,当陨石坑全局位置信息已知时,研究了基于陨石坑匹配的着陆器绝对导航方法。首先利用三条及以上陨石坑边缘椭圆曲线及其对应的像曲线,建立关于着陆器位姿的运动约束方程。然后由克罗内克积和最小二乘算法,求取了着陆器在着陆点固连坐标系下的位置和姿态。最后,分析了图像提取噪声和着陆器位姿误差之间的关系。然后,针对绝对导航可能存在陨石坑不能有效匹配的问题,研究了基于帧间单应变换的着陆器相对位姿估计方法。通过两帧图像之间陨石坑边缘椭圆曲线对应推导了着陆器在本体坐标下的运动模型,采用了归一化线性方法对单应矩阵进行计算,有效地解决了测量矩阵条件数过大的问题,提高了单应矩阵估计精度,最后利用奇异值分解算法恢复着陆器的帧间运动。最后,对基于帧间相对运动与绝对定位融合的导航方法进行了研究。针对相对导航容易存在误差积累及绝对导航存在不能有效匹配的问题,将绝对导航与相对导航相组合,通过绝对导航对相对导航误差进行修正,有效避免了彼此存在的不足,提高了导航算法的稳定性和精度,其中位置估计误差小于10m,姿态角估计误差小于0.5°。

关键词：星际着陆视觉导航陨石坑匹配位姿估计二次曲线

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一种基于陨石坑拟合椭圆的着陆器位姿估计算法

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深空探测学报 2015年第3期2卷 241-245页

作者：高锡珍邵巍冷君阁席莎青岛科技大学自动化与电子工程学院青岛266042

针对星际着陆自主导航问题,提出一种利用陨石坑边缘曲线估计着陆器位姿的简便算法。该算法首先利用至少3条陨石坑边缘曲线及其对应的像曲线,建立关于着陆器位姿的几何约束方程;然后由克罗内克积和最小二乘算法,求取着陆器位置、姿态的... 详细信息

针对星际着陆自主导航问题,提出一种利用陨石坑边缘曲线估计着陆器位姿的简便算法。该算法首先利用至少3条陨石坑边缘曲线及其对应的像曲线,建立关于着陆器位姿的几何约束方程;然后由克罗内克积和最小二乘算法,求取着陆器位置、姿态的解析解。该方法的优点在于,计算过程简单、快速。仿真结果表明,该算法可以较精确的估计着陆器位姿,鲁棒性好。

关键词：椭圆曲线自主导航星际着陆陨石坑检测陨石坑匹配

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月球探测着陆段地形相对导航方法研究

月球探测着陆段地形相对导航方法研究

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作者：徐华键哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在月球探测器精确着陆导航任务中,传统的基于惯性测量的导航方法由于其固有的漂移和误差特性,无法满足精确着陆任务的精度要求。为提高月球探测器着陆精度,本文提出一种基于陨石坑匹配的地形相对导航方法。该方法是通过探测器拍摄图像... 详细信息

在月球探测器精确着陆导航任务中,传统的基于惯性测量的导航方法由于其固有的漂移和误差特性,无法满足精确着陆任务的精度要求。为提高月球探测器着陆精度,本文提出一种基于陨石坑匹配的地形相对导航方法。该方法是通过探测器拍摄图像中陨石坑信息与所存储的月表陨石坑信息匹配来达到导航目的的一种导航方法。可以解决基于惯性导航方法长时间运动导致的累计误差问题。本文研究基于陨石坑匹配的地形相对导航方法,主要研究内容如下:(1)基于三维DEM(Digital Elevation Model)月球表面数据的陨石坑检测方法。利用深度学习方法检测DEM数据陨石坑边缘信息,并用模板匹配方法提取陨石坑半径信息,针对大规模月球DEM数据,该方法可以准确的检测出陨石坑中心点坐标的半径、深度和半径信息,生成陨石坑信息表作为导航基础。(2)基于二维月球表面图像的陨石坑检测方法。使用亮暗边缘配对的方法对图像上的陨石坑边缘进行分组和聚类,并使用椭圆拟合方法提取出陨石坑半径信息。针对高纬度地区图像,本方法可以较好的利用陨石坑阴影信息和边缘信息,实现了高精度的陨石坑检测。(3)三维与二维陨石坑匹配方法。相对于传统的基于陨石坑特征的匹配方法,本方法利用探测器初始外参数将三维陨石坑数据投影到二维图像上,然后在投影陨石坑像素位置扩展邻域图像来匹配陨石坑,大大减少了陨石坑的误配率,提高了二维三维特征点的匹配精度。(4)相机外参数解算方法。利用二维三维特征匹配点对,使用EPNP(Efficient Perspective-n-Point)方法解算出相机的外参数,实现了基于陨石坑的高精度月面地形相对导航。

关键词：月球着陆段地形相对导航陨石坑检测陨石坑匹配

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