基于嫦娥四号月球车图像的地形遮挡高精度预报试验研究

发布时间：2021-02-14 00:36

　　为进行天际线遮挡角的准确预报,提出了月球车图像的地形遮挡角高精度计算方法.首先阐述了月球车图像的地形遮挡角预报流程,然后重点分析了月球车相机在轨几何标定、基于闭合区域网平差的月球车相机在轨位姿参数估计、月球车位姿参数高精度计算和天际线自动提取等关键技术.最后,通过我国嫦娥四号月球车的专项试验,验证了月球车图像的地形遮挡角高精度计算方法具有较高的地形遮挡角预测精度和应用稳定性. 

【文章来源】：中国科学:技术科学. 2020,50(01)北大核心

【文章页数】：15 页

【部分图文】：

(网络版彩图)月球车导航相机工作示意图

在图2中Sn,S1,S2等相机成像位置,月球车固件可提供在月球车本体下的三维坐标,如图2十字丝所示的固件控制点.在月球车左右方向的相机位置Si和Sj,太阳翼电池片能提供长度控制信息,即电池片角点间的距离,且角点位于图像四度重叠像点中.将这些控制信息融入到区域网光束法平差模型中,不仅可以将相机系和起始基准坐标系纳入到月球车本体系下,而且将未闭合的区域网平差模型强制转换为闭合区域网光束法平差模型.以3.1节月球车在轨相机标定参数为已知值,利用图像四度重叠点作为桥梁,将式(5)可以改写为

经相机视场角分析,在月球车桅杆俯仰角为-24°～-10°的范围内,月球车导航相机图像能同时拍摄到天空和月球车固件控制点.在月球车具体工作中,环拍时桅杆俯仰角为0°,当立体相机向后成像时,桅杆俯仰角可调至-20°,但需要保证不同俯仰角的序列图像间包含接近20%的重叠区域.在探测点A2,立体导航相机从后方起按逆时针成像18次,相邻相机位置的立体图像间自动匹配出6对同名像点,共计118个特征点,其中10个特征点如图7所示,108个像点为四度重叠像点.在月球车左右方向,选择太阳翼电池片的长度作为特征点的约束条件,共20个.设置收敛次数为5次.控制点坐标在月球车本体系下,相机外参数初始值依据表5的桅杆姿态角通过本体系与相机系的坐标转换获得.使用闭合区域网平差模型,单位权方差为1.20 pixel,36个位置相机外参数精度如图8所示.图4(网络版彩图)玉兔号月球车全景相机图像天际线提取示例二.(a)原始图像;(b)边缘检测后的图像;(c)天际线提取效果图,曲线为天际线

【参考文献】：
期刊论文
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[2]月球背面地形对软着陆探测的影响分析[J]. 李飞,张熇,吴学英,马继楠,卢亮亮.  深空探测学报. 2017(02)
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[4]嫦娥三号月面巡视探测器高精度定位[J]. 刘少创,贾阳,马友青,顾征,魏士俨,李群智,徐辛超,温博,张烁,李明磊,马浩,杨欢.  科学通报. 2015(04)
[5]基于立体图像的月球车导航定位试验研究[J]. 马友青,刘少创,贾阳,贾永红,张建利,魏士俨,李群智,徐辛超,吴克,温博.  中国科学:技术科学. 2014(10)
[6]玉兔号月球车全景相机的正交变换投影模型[J]. 张烁,李群智,温博,刘少创.  武汉大学学报(信息科学版). 2014(07)

博士论文
[1]嫦娥三号月面巡视探测器导航定位技术研究[D]. 马友青.武汉大学 2014

硕士论文
[1]总体最小二乘精度评定方法研究[D]. 赵英文.东华理工大学 2017



本文编号：3032830