小天体探测下降段视觉地形相对导航方法研究

发布时间：2021-04-26 01:12

　　小天体探测是深空探测活动中的热点问题,经过几十年的发展,世界各国陆续开展了包括飞跃、绕飞、撞击、着陆以及采样返回等多种针对小天体的探测活动,并达成了预定科研目标。小天体探测活动,对先进航天技术的验证和发展起到了关键作用,对探索天体诞生和生命起源也有着重要的科学意义。在小天体探测活动中,导航技术决定了探测器能否成功按需着陆,也因此决定了后续科研任务能否成功进行。传统的惯性导航方法误差较大且存在误差累积问题,故难以适用于复杂的小天体探测活动,而基于视觉技术的地形相对导航方法的引入,使探测器完全自主导航成为了可能。目前,小天体探测任务常用的导航技术,普遍结合了传统惯性导航方法和基于视觉技术的地形相对导航方法,具备精度高、速度快等优点,能够有效地辅助探测器完成着陆任务。首先,研究了小天体探测任务中的导航问题,提出了小天体探测下降段视觉地形相对导航方法。依据单像空间后方交会的基本原理,建立了包含导航相机内外方位元素、像点坐标与物方坐标等参数的误差方程,利用附有参数的条件平差方法,实现对参数准确解算。相对于现存导航算法,本算法一方面考虑了相机内方位元素带来的误差,另一方面在参数解算过程中利用平差方... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 小天体探测任务现状
        1.2.2 自主导航方法研究现状
    1.3 论文主要研究内容和组织结构
第2章 导航数据仿真平台
    2.1 引言
    2.2 导航过程中的表示方法
        2.2.1 坐标系统
        2.2.2 姿态表示
    2.3 导航数据仿真平台设计
        2.3.1 导航数据仿真平台功能
        2.3.2 导航数据仿真平台设计原理
    2.4 导航数据仿真平台运行过程
    2.5 本章小结
第3章 小天体探测下降段视觉地形相对导航方法设计
    3.1 引言
    3.2 导航算法涉及的基本方法
        3.2.1 单像空间后方交会法
        3.2.2 附有参数的条件平差方法
    3.3 导航算法的设计
        3.3.1 导航算法设计思想
        3.3.2 导航算法推导过程
        3.3.3 导航算法运行流程
    3.4 算法的特点和优势分析
    3.5 本章小结
第4章 视觉地形相对导航实验结果与分析
    4.1 引言
    4.2 导航数据仿真平台下的仿真验证
        4.2.1 特征点数量对导航精度的影响
        4.2.2 特征点分布对导航精度的影响
        4.2.3 参数解算误差及收敛性分析
        4.2.4 算法运算时间
    4.3 小天体视觉地形相对导航仿真实验验证
        4.3.1 小天体模型及验证数据生成
        4.3.2 实验结果与分析
        4.3.3 算法性能对比与分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3160442