基于IMU/立体相机/里程仪的探测车的联邦滤波组合导航定位研究

发布时间：2021-02-13 22:32

　　深空探测车任务中，探测车的高精度导航与定位是探测车路径规划、危险避障及科学目标的接近的重要前提。由于深空探测车处于未知的外太空环境，而外太空环境的不同于地球，使得目前成熟的包括GPS在内的地面导航定位技术不适用于深空探测车。因而依据包括惯性导航单元、里程仪、立体相机等在内的探测车传感器，开发自主、稳定、快速的定位方法对深空探测车任务具有重要意义。本文主要研究内容包括以下三个方面：1.阐述了惯性导航系统的工作原理，推导了捷联惯导的数字迭代算法，重点介绍了四元数毕卡算法、等效旋转矢量算法及圆锥运动时的等效旋转矢量法，并对其进行了仿真。2.阐述了立体相机导航定位的原理，针对多帧序列立体影像上的同名点，通过特征点在多帧影像上的连续追踪，在自适应选取几何关键帧的基础上，构建几何约束强的影像区域网。通过光束法平差方法解求网中影像最优的外方位元素，实现了高精度导航与定位。3.对捷联惯导系统（IMU）、里程仪（Odometer）和立体视觉（Visual Stereo）误差进行了分析,建立了以捷联惯导系统为主状态方程和观测方程，并给出了基于立体视觉/IMU/里程仪的深空探测车组合导航系统的联邦滤波组合方... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

移动实验平台及相关传感器

2.1 J2000.0 地心平赤道惯性坐标系（JPL时，一般用的是 J2000.0 月心平地球赤原点，且 X 轴、Y 轴和 Z 轴均平行于笛卡尔直角坐标系，其以月球质心为度原点方向（平均地球方向），Y 轴X，Y 构成的平面）。月固系是一个平，火星的星固系是以火星质心为原点在火星赤道面内指向本初子午线，Y坐标系。

图 2.1 J2000.0 地心平赤道惯性坐标系（JPL）实施时，一般用的是 J2000.0 月心平地球赤道心为原点，且 X 轴、Y 轴和 Z 轴均平行于 J200也是笛卡尔直角坐标系，其以月球质心为原点向经度原点方向（平均地球方向），Y 轴垂直面（X，Y 构成的平面）。月固系是一个平极轴定义，火星的星固系是以火星质心为原点，Z 轴X 轴在火星赤道面内指向本初子午线，Y 轴在直角坐标系。

【参考文献】：
期刊论文
[1]用于行星探测车定位的视觉测程新方法[J]. 邸凯昌,万文辉,刘召芹.  遥感学报. 2013(01)
[2]勇气号和机遇号火星车定位方法评述[J]. 邸凯昌.  航天器工程. 2009(05)
[3]捷联惯导系统姿态算法的研究[J]. 张朝霞,凌明祥,张树侠.  中国惯性技术学报. 1999(01)

硕士论文
[1]MEMS-IMU/GPS组合导航系统关键技术研究[D]. 孔祥雷.中北大学 2010
[2]捷联惯导算法及车载组合导航系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2004



本文编号：3032676