[发明专利]基于蒙特卡罗算法的高程图安全区域搜索方法及系统

说明书

本发明提供一种基于蒙特卡罗算法的高程图安全区域搜索方法及系统，其中的方法包括：采用蒙特卡罗算法对获取的地表等高图的障碍阀值分割图和地表高程图的等高线图进行仿真，获取探测器安全着陆预选区域；将地表高程图转化为二维二值矩阵，利用蒙特卡罗算法对随机提取的二维二值矩阵的矩阵元素进行平面拟合，获取拟合平面斜率；拟合平面斜率的最小值所对应的区域为探测器安全着陆区域，所对应的中心点为探测器安全着陆点；根据安全着陆预选区域、拟合平面斜率获取的探测器安全着陆区域以及探测器安全着陆的条件，获取探测器安全着陆的最优区域。利用本发明，能够解决探测器传统搜索方法耗时长、遗漏等问题。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，更为具体地，涉及一种基于蒙特卡罗算法的高程图安全区域搜索方法及系统。

背景技术

安全区域搜索是一种重要的搜索方法，在航空航天中广泛应用，特别是在地外天体的探测中更是起到了至关重要的作用，发展成为地外天体探测抽样返回和载人登陆探测器返回中的一项关键技术。但是安全区域搜索很难实现全局的最优，在很大程度上确定的安全区域精度不高、花费的时间较长，增大了着陆的风险。

为解决这些不足，许多的学者提出了各种不同的安全区域搜索方法，目前已有的搜索方法，如：螺旋式搜索和发散式搜索。螺旋式搜索方法的缺点在于只找到了安全着陆区域，并没有找到全局最优的安全区域，而且花费的时间较长，不利于探测器节省燃料；发散式搜索的缺点在于搜索没有覆盖整个区域，容易在矩形的两条对角线上造成检测区域遗漏。

因此，本发明提供一种基于蒙特卡罗算法的高程图安全区域搜索方法及系统解决上述问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种基于蒙特卡罗算法的高程图安全区域搜索方法及系统，以解决探测器传统的搜索方法耗时长、遗漏等问题。

本发明提供一种基于蒙特卡罗算法的高程图安全区域搜索方法，包括：

对采集的目标天体的地表高程图进行障碍阀值分割，获取所述地表高程图的障碍阀值分割图，其中，所述地表高程图采用双峰法和最大类间方差法进行分割；

对所述地表高程图进行二值化等高线数值仿真，获取所述地表高程图的等高线图；

采用蒙特卡罗算法对获取的地表高程图的障碍阀值分割图和地表高程图的等高线图进行仿真，获取探测器安全着陆预选区域；

将所述地表高程图转化为二维二值矩阵，利用蒙特卡罗算法对随机提取的所述二维二值矩阵的矩阵元素进行平面拟合，获取拟合平面斜率；

所述拟合平面斜率的最小值所对应的区域为探测器安全着陆区域，所对应的中心点为探测器安全着陆点；

根据所述探测器安全着陆预选区域、所述拟合平面斜率获取的探测器安全着陆区域以及探测器安全着陆的条件，获取探测器安全着陆的最优区域。

本发明还提供一种基于蒙特卡罗算法的高程图安全区域搜索系统，包括：

障碍阀值分割图获取单元，用于对采集的目标天体的地表高程图进行障碍阀值分割，获取所述地表高程图的障碍阀值分割图，其中，所述地表高程图采用双峰法和最大类间方差法进行分割；

等高线图获取单元，用于对所述地表高程图进行二值化等高线数值仿真，获取所述地表高程图的等高线图；

探测器安全着陆预选区域获取单元，用于采用蒙特卡罗算法对获取的地表高程图的障碍阀值分割图和地表高程图的等高线图进行仿真，获取探测器安全着陆预选区域；

拟合平面斜率获取单元，用于将所述地表高程图转化为二维二值矩阵，利用蒙特卡罗算法对随机提取的所述二维二值矩阵的矩阵元素进行平面拟合，获取拟合平面斜率；