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[发明专利]深空探测器光学导航位姿解耦估计方法-CN202310272986.7在审
发明人：朱圣英;修义;崔平远;徐瑞;梁子璇;葛丹桐 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-03-20 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： G01C21/24 文献下载
摘要：本发明公开的深空探测器光学导航位姿解耦估计方法，属于深空探测领域。本发明实现方法为：利用导航相机对目标天体表面成像，提取导航陆标的像元、像线坐标和像点观测误差协方差矩阵；根据非线性函数的协方差传播律，将像点观测误差协方差传播到视线夹角，计算视线夹角的观测误差方差；利用权表征不同观测夹角之间的相对精度，并构建用于光学导航位姿解耦估计的观测误差权阵WA；通过对角度观测方程进行最小二乘加权融入角度观测不确定性，调整具有不同观测质量的导航陆标的权重，实现角度观测误差不确定性在绝对位置估计过程中的加权和优化，得到探测器位置；利用单独解耦估计的探测器位置和视线观测量，通过多矢量定姿原理解耦估计探测器姿态。
探测器光学导航位姿解耦估计方法

[发明专利]柔性着陆器多节点相对位姿估计方法-CN202210625201.5在审
发明人：朱圣英;修义;崔平远;徐瑞;梁子璇;葛丹桐 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-06-02 - 公布日： 2022-08-26 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明公开的柔性着陆器多节点相对位姿估计方法，涉及柔性探测器附着小天体过程中协同导航各节点之间的相对位姿估计方法，属于深空探测领域。本发明实现方法为：在不同节点完成各自拍摄图像中陨石坑中心位置提取和不确定性求取，以及不同图像重合区域路标匹配基础上，考虑实际情况中各路标中心定位误差不确定性的特性，基于求取的各陨石坑路标的不确定性矩阵，通过奇异值分解构造用于解算两幅节点图像间加权单应性矩阵的不确定性加权矩阵；根据匹配确定的陨石坑路标对应关系，建立陨石坑中心坐标的加权单应关系方程；通过对加权单应性矩阵进行解析分解，根据权重分配加权估计柔性探测器不同节点间的相对位置和姿态，提高相对位置和姿态估计精度。
柔性着陆节点相对估计方法

[发明专利]基于轮廓点集的行星表面导航路标匹配方法-CN202110194541.2有效
发明人：朱圣英;修义;崔平远;徐瑞;梁子璇 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2021-02-10 - 公布日： 2022-06-28 - 主分类号： G06V20/58 文献下载
摘要：本发明涉及基于轮廓点集的行星表面导航路标匹配方法，属于深空探测领域。本发明探测器分别对行星表面图像A和数据库地图B进行导航路标边缘的检测和拟合，通过导航路标拟合轮廓离散化，获得轮廓点集坐标。计算所得的离散点集的相似度距离。选取点集相似度矩阵中数值最小的三对导航路标作为有效匹配路标，并计算单应性变换矩阵。由单应性变换矩阵求取待匹配图像导航路标中心坐标的仿射变换坐标，利用图的导航路标中心像素坐标计算距离偏差，构造匹配距离矩阵并搜索匹配距离最小的导航路标作为匹配路标。本发明匹配适用对象更加广泛，可对光学图像中陨石坑、岩石、沟壑等地形进行同时匹配，适用于序列图像以及数据库地图的匹配和跟踪。
基于轮廓行星表面导航路标匹配方法

[发明专利]行星着陆协同导航特征匹配方法-CN202110701246.1有效
发明人：朱圣英;修义;崔平远;徐瑞;梁子璇;葛丹桐 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2021-06-23 - 公布日： 2022-06-17 - 主分类号： G06K9/62 文献下载
摘要：本发明公开的行星着陆协同导航特征匹配方法，属于深空探测领域。本发明实现方法为：协同探测的导航相机A和B同时对目标区域定向拍摄，分别检测图像中的导航特征边缘点集和光照方向；利用协同导航图像光照方向不变的特点，计算两幅图像间的旋转角，恢复图像旋转变换；基于检测的边缘点集，计算图像IA所有导航特征边缘点集PA与图像IB经过旋转后的所有导航特征边缘点集PB'在图像u和v方向的缩放系数；解算两幅图像缩放系数，对旋转后的图像进行缩放恢复；旋转缩放后，遍历两幅图像中导航特征边缘点集的相似度距离，得到相似度距离最小的一对导航特征，利用全局匹配的导航特征中心点计算图像变换的单应性矩阵T，实现导航特征匹配。
行星着陆协同导航特征匹配方法

[发明专利]不规则小行星表面复杂地形特征识别与感知方法-CN202010591984.0有效
发明人：朱圣英;修义;崔平远;徐瑞;梁子璇 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2020-06-24 - 公布日： 2021-11-09 - 主分类号： G01C21/24 文献下载
摘要：本发明公开的不规则小行星表面复杂地形特征识别与感知方法，属于深空探测领域。本发明实现方法为：利用深空探测器拍摄的导航图像，检测提取小行星表面复杂地形特征的二值化暗亮区域。设置搜索窗口，配对潜在的属于同一地形特征的暗亮区域。根据地形特征暗亮区域成像特点，估算图像中的光照方向。利用估计的光照方向识别与感知陨石坑和岩石，并精确预测图像光照方向，从而实现小行星表面复杂地形特征的识别与感知。基于检测的小行星表面地形特征，解决深空探测领域相关工程问题，包括：为探测器的导航过程提供光学路标，进行光学路标导航；实现着陆障碍规避，提高探测器着陆安全性。相比于激光雷达，本发明具有视场广、能耗低、重量轻的优点。
不规则小行星表面复杂地形特征识别感知方法

[发明专利]行星表面导航特征成像匹配检测方法-CN201910896884.6有效
发明人：朱圣英;修义;崔平远;徐瑞;梁子璇 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2019-09-23 - 公布日： 2021-07-02 - 主分类号： G06K9/62 文献下载
摘要：本发明涉及一种行星表面导航特征成像匹配检测方法，属于深空探测器自主导航技术领域。本发明公开的行星表面导航特征成像匹配检测方法，利用深空探测器拍摄的导航图像，通过图像阈值分割提取行星表面导航特征的阴影区和光亮区，根据阴影区域的形状特征，设置配对搜索窗口大小，同时考虑配对距离最小和光照方向一致性，将导航特征的阴影区和光亮区的配对问题转化为求取配对指标最小的问题，构造导航特征暗亮区域成像匹配指标，进行配对搜索，并将正确配对的导航特征进行椭圆拟合，从而为深空探测导航系统提供精确可行的自主检测方法。
行星表面导航特征成像匹配检测方法

[发明专利]一种深空探测器光学导航位姿加权确定方法-CN201810766656.2有效
发明人：朱圣英;修义;崔平远;徐瑞;高艾;于正湜 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2018-07-13 - 公布日： 2021-06-15 - 主分类号： G01C21/24 文献下载
摘要：本发明公开的一种深空探测器光学导航位姿加权确定方法，涉及深空探测器位姿确定方法，属于深空探测技术领域。本发明实现方法如下：在导航相机图像中利用图像处理算法检测和提取行星表面陨石坑信息；对检测提取的陨石坑信息进行椭圆拟合与陨石坑中心定位；利用拟合的椭圆方程，根据不确定性传播特性，求取测量误差协方差矩阵来描述陨石坑中心的定位不确定性；利用测量不确定性对陨石坑中心进行加权，使得不同陨石坑中心在位姿估计算法中的权值大小不同，进而提高位姿估计的精确性，即基于测量不确定性加权方法实现深空探测器位姿的确定。本发明能够提高位姿确定的精确性，具有实现方法简单的优点。本发明适用于利用陨石坑作为导航路标进行位姿确定的导航系统。
一种探测器光学导航加权确定方法

[发明专利]不规则小天体表面路标观测信息评价优化方法-CN201910466275.7在审
发明人：朱圣英;修义;崔平远;徐瑞;梁子璇 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2019-05-31 - 公布日： 2019-08-06 - 主分类号： G01C21/24 文献下载
摘要：本发明公开的不规则小天体表面路标观测信息评价优化方法，属于自主导航领域。本发明实现方法为：在导航相机图像中利用图像处理算法检测和提取小天体表面陨石坑观测信息；对检测提取的陨石坑进行椭圆拟合与陨石坑中心定位，利用拟合的椭圆方程，根据不确定性传播特性，求取陨石坑的误差不确定性矩阵R；利用导航图像中观测的导航路标的像元坐标和像线坐标，构造观测矩阵H；基于R和H构造评价指标函数，同时考虑导航路标的观测误差和位置构型分布，优化选取最优的导航路标，基于选取的最优陨石坑导航路标确定深空探测器的位置姿态，从而提高深空探测器位置姿态的导航精度。
导航路标观测信息小天体深空探测器位置姿态不规则路标优化矩阵不确定性传播图像处理算法不确定性导航图像导航相机观测矩阵观测误差评价指标椭圆方程椭圆拟合像线坐标中心定位自主导航检测构型拟合像元观测图像

[发明专利]小行星表面光学导航路标评价选取方法-CN201910029993.8在审
发明人：朱圣英;修义;崔平远;徐瑞 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2019-01-14 - 公布日： 2019-05-03 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明公开的小行星表面光学导航路标评价选取方法，特别适用于利用陨石坑作为路标进行深空探测器位置和姿态自主确定的导航系统，属于自主导航领域。本发明实现方法为：在导航相机图像中利用图像处理算法检测和提取小行星表面陨石坑信息；对检测提取的陨石坑信息进行椭圆拟合与陨石坑中心定位。利用拟合的椭圆方程，根据不确定性传播特性，求取陨石坑的误差协方差矩阵进而得到描述陨石坑误差不确定性的误差椭圆长短半轴a和b，作为评价陨石坑观测质量的指标，从而为深空探测器提供精确可行的定位路标自主选取方法，选取最优的导航路标，进而提高深空探测器导航路标选取的精确性，从而提高深空探测器位置姿态的导航精度。
深空探测器导航路标小行星表面光学不确定性传播图像处理算法协方差矩阵不确定性导航系统导航相机定位路标椭圆方程椭圆拟合位置姿态误差椭圆中心定位自主导航检测半轴拟合路标观测图像

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