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[发明专利]一种结合局部信息与全局信息的空间目标运动跟踪方法及系统-CN202310945393.2在审
发明人：张泽旭;黄烨飞;袁帅;苏宇;袁萌萌;王艺诗;徐田来;郭鹏 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-07-28 - 公布日： 2023-10-27 - 主分类号： G06T7/246 文献下载
摘要：本发明公开了一种结合局部信息与全局信息的空间目标运动跟踪方法及系统，涉及目标跟踪技术领域，以解决现有技术中空间目标的重复性纹理导致跟踪失败的问题。本发明的技术要点包括：将空间目标的图像特征位置编码为二进制描述向量；计算所有视频帧中多个二进制描述向量之间的欧式距离，对于前一视频帧中的每一个特征位置，确定其在后一视频帧中对应的欧氏距离最小的多个特征位置作为初步匹配关系；利用神经网络计算初步匹配关系的欧式距离以进行验证，仅保留距离最小的最佳匹配关系；根据特征位置的最佳匹配关系求解空间目标运动，实现空间目标跟踪。本发明提高了图像间各特征位置欧式距离的计算效率，减少了匹配过程计算量，具有更低的存储消耗。
一种结合局部信息全局空间目标运动跟踪方法系统

[发明专利]一种基于三维点云匹配的空间失效卫星对接环识别方法及系统-CN202310894461.7在审
发明人：张泽旭;袁萌萌;袁帅;苏宇;黄烨飞;王艺诗;徐田来;郭鹏 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-07-20 - 公布日： 2023-10-20 - 主分类号： G06V20/64 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于三维点云匹配的空间失效卫星对接环识别方法及系统，涉及目标识别技术领域。本发明的技术要点包括：对空间失效卫星对应的三维重建点云进行局部特征描述，与对接环标准点云进行SAC‑IA粗匹配，获取包含对接环部件的区域点云；以粗匹配计算的位姿作为初值，与对接环标准点云进行ICP精匹配，准确识别对接环部件，使用最近邻搜索提取点云坐标；并利用主成分分析法投影计算对接环部件的圆心空间位置和直径。本发明可准确识别空间失效卫星的对接环部件，同时确定其特征部位尺寸和位置信息，为后续接近、抓捕等任务的实施提供技术支撑。
一种基于三维匹配空间失效卫星对接识别方法系统

[发明专利]行星着陆器自适应障碍检测方法-CN201610574629.6有效
发明人：田阳;崔祜涛;肖学明;徐田来 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2016-07-20 - 公布日： 2019-07-16 - 主分类号： G06K9/00 文献下载
摘要：本发明提供一种行星着陆器自适应障碍检测方法，涉及图像处理领域。为了解决现有技术中当障碍地形数量大于所有地形数量的50％时无法进行平面拟合的问题，本发明通过获取高程数据，根据其中的坐标点计算初始平面，计算其他点到平面的残差值，并将残差值输入至混合高斯模型进行聚类分析，两种残差组，并将残差组进行尺度因子算法计算排除障碍点，得到非障碍点集合，根据非障碍点集合拟合平面，并将高程数据中的点于拟合平面做差，再与预设的安全阈值比较，从而判断哪些是最终的非障碍点，哪些是最终的障碍点。本发明适用于火星着陆器。
行星着陆自适应障碍检测方法

[发明专利]一种基于尺度预测的图像局部区域特征提取方法-CN201610605726.7有效
发明人：田阳;崔祜涛;余萌;徐田来 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2016-07-28 - 公布日： 2019-04-26 - 主分类号： G06K9/46 文献下载
摘要：一种基于尺度预测的图像局部区域特征提取方法，涉及行星着陆中图像处理技术领域，具体涉及一种基于尺度预测的特征提取方法。为了解决SURF特征提取方法不具有仿射不变性的问题。本发明首先对当前所拍摄图像在目标天体表面的位置进行初步估计，选定全局特征库中的搜索范围；然后根据探测器拍照时的位姿信息以及全局特征库中相应特征点的特征尺度和方向信息，预测该特征在拍摄图像中的特征尺度和旋转角度；并将拍摄的图像按照所预测的旋转角度旋转获得旋转图像，根据二次型求极大值方法以及预测的特征尺度生成特征检测模板，将特征检测模板与旋转图像卷积并在位置空间进行非极大值抑制从而实现特征提取。本发明适用于行星着陆自主导航的图像处理。
一种基于尺度预测图像局部区域特征提取方法

[发明专利]一种基于薄板样条插值的障碍物特征提取方法-CN201610590103.7有效
发明人： 徐田来;崔祜涛;肖学明;田阳 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2016-07-25 - 公布日： 2018-12-11 - 主分类号： G06T5/00 文献下载
摘要：一种基于薄板样条插值的障碍物特征提取方法，本发明涉及障碍物特征提取方法。本发明是要解决现有的基于平面拟合的障碍检测算法在高海拔时不能有效地提取障碍物的问题，而提出的一种基于薄板样条插值的障碍物特征提取方法。该方法是通过首先滤掉噪声点，自下而上建立控制点金字塔。通过金字塔顶层控制点建立初始薄板样条插值曲面。求该曲面与金子塔下一层控制点的残差，通过阈值处理剔除不满足条件的控制点，更新控制点矩阵，通过剩余的控制点建立新的插值曲面，重复上述过程，最终生成原始数据点的插值曲面等步骤实现的。本发明应用于障碍物特征提取领域。
一种基于薄板样条插值障碍物特征提取方法

[发明专利]基于集合相似度的行星表面特征匹配方法-CN201610560688.8在审
发明人：田阳;崔祜涛;余萌;徐田来 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2016-07-15 - 公布日： 2016-12-14 - 主分类号： G06K9/00 文献下载
摘要：基于集合相似度的行星表面特征匹配方法，本发明涉及行星表面特征匹配方法。本发明是为了解决行星最终着陆段视觉导航所使用的特征缺乏辨识度，进而造成误匹配率较高的问题。本发明将特征点匹配转换为集合相似度求取问题，提出了一种不依赖图像区域信息的视觉特征匹配算法，并与现有的图像局部特征匹配算法进行了比较分析。针对行星图像中视觉特征匹配问题，本发明方法相比现有的视觉特征匹配算法，如SURF描述子和模板匹配，在提高10％的特征匹配率的同时，至少降低了7％的特征误匹配率。本发明应用于航天领域。
基于集合相似行星表面特征匹配方法

[发明专利]一种基于采样点继承策略的火星着陆器大气进入段导航方法-CN201410578128.6有效
发明人：田阳;崔祜涛;徐田来 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2014-10-25 - 公布日： 2016-11-02 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：一种基于采样点继承策略的火星着陆器大气进入段导航方法，本发明涉及导航制导与控制技术领域，具体涉及一种火星着陆器大气进入段导航方法。本发明为了解决利用已有的滤波方法进行着陆器状态估计时精度不高的问题。本发明在滤波起始周期，利用无迹卡尔曼滤波的采样点生成规则给出采样点和采样点权值；并根据传播后的采样点和生成的权值给出着陆器状态预测值和陆器状态方差P_x；根据无迹卡尔曼滤波规则，计算观测量预测值和方差P_y，以及协方差P_xy；测量更新，修正着陆器状态的估计值；根据着陆器状态估计以及着陆器状态方差修改传播后的采样点ξ_i，得到修正值的采样点本发明具有更高的状态估计精度。本发明适用于火星着陆器大气进入段的导航。
一种基于采样继承策略火星着陆大气进入导航方法

[发明专利]一种基于可达区域质心矢量的移动机器人避障方法-CN201410549112.2有效
发明人：田阳;宋新;徐田来;崔祜涛 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2014-10-16 - 公布日： 2015-01-07 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：一种基于可达区域质心矢量的移动机器人避障方法，涉及制导控制方法，具体涉及一种移动机器人避障方法。为了解决现有避障技术需要构建栅格地图或极坐标障碍图，过程繁琐，避障算法计算量大，以及不当的栅格尺寸可能导致可行路径被忽略的问题。本发明利用激光扫描雷达或激光测距相机对移动机器人行进方向成像，将激光扫描雷达或测距相机视场与点云合围的三维空间或二维平面区域作为机器人可达区域，计算其质心位置矢量和合成质心矢量，将合成质心矢量映射到可行速度范围当中，形成下一控制周期移动机器人期望速度矢量，实现移动机器人自主障碍规避。本发明适用于移动机器人移动避障。
一种基于区域质心矢量移动机器人方法

[发明专利]一种基于面积比的陨石坑匹配方法-CN201210508662.0无效
发明人： 徐田来;崔祜涛;田阳;余萌 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2012-12-03 - 公布日： 2013-03-27 - 主分类号： G06T7/00 文献下载
摘要：一种基于面积比的陨石坑匹配方法。本发明要解决现有陨石坑匹配方法存在的图像出现较大的旋转、尺度缩放及形变情况下误匹配及失配等问题。本发明涉及图像处理技术领域。步骤如下：选定行星表面全局图像中的局部图像作为基准图像；然后基于最大稳定极值区域方法对着陆过程中拍摄的图像进行陨石坑提取；对拍摄图像中提取的陨石坑进行椭圆拟合，计算拟合椭圆的面积；分别计算拍摄图像中不同陨石坑之间的面积比值和基准图像中不同陨石坑之间的面积比值；最后利用Hausdroff距离作为相似性测度，将拍摄图像中所检测到的陨石坑与基准图像中的陨石坑进行匹配。本发明能够有效地避免常规匹配方法的不足，是着陆过程中进行陨石坑匹配的理想方法。
一种基于面积陨石坑匹配方法

[发明专利]基于阴影面积与外廓面积比值的陨石坑误匹配判断方法-CN201210508697.4无效
发明人： 徐田来;崔祜涛;田阳;余萌 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2012-12-03 - 公布日： 2013-03-13 - 主分类号： G06T7/00 文献下载
摘要：基于阴影面积与外廓面积比值的陨石坑误匹配判断方法。本发明涉及图像处理技术领域。本发明要解决现有陨石坑提取与匹配方法存在的误匹配问题。步骤如下：从已经建立匹配的陨石坑对中，选取一个陨石坑对；根据星历计算图像拍摄时刻的太阳高度角θ；根据三维陨石坑模型和太阳高度角θ计算取自行星三维地形图的陨石坑阴影面积与外轮廓面积的比值SR；计算取自下降过程中拍摄的图像中的陨石坑阴影面积与外廓面积的比值S’；若|SR-S′|大于给定阈值，则认为选取的陨石坑对为误匹配。本发明在着陆器下降过程中拍摄图像中的陨石坑与行星三维地形图中的陨石坑的匹配完成后，从已经建立匹配的陨石坑对中，剔除误匹配的陨石坑，提高陨石坑匹配的正确率。
基于阴影面积外廓比值陨石坑匹配判断方法

[发明专利]基于明暗区域配对的陨石坑检测方法-CN201210508696.X无效
发明人：田阳;崔祜涛;徐田来;余萌 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2012-12-03 - 公布日： 2013-02-27 - 主分类号： G01C11/04 文献下载
摘要：基于明暗区域配对的陨石坑检测方法。它涉及图像处理技术领域，本发明要解决现有行星着陆段基于路标导航任务中的陨石坑提取方法存在的误提取率高、不易检出形状不规则的陨石坑等问题。步骤如下：基于最大稳定极值区域方法对行星着陆过程中光学相机获得的图像进行初步检测，提取图像中的阴影区域和明亮区域；删除过大和过小的区域；以检测出的陨石坑的阴影区域的矩心为中心，在半径为R的圆内搜索明亮区域，且该明亮区域与阴影区域灰度平均值的差异需大于给定阈值；计算由阴影区域矩心指向明亮区域矩心的矢量；计算该矢量与太阳光线矢量在相机像平面的投影矢量的夹角，若此夹角小于给定阈值，则该阴影区域与明亮区域构成一个陨石坑。
基于明暗区域配对陨石坑检测方法

[发明专利]一种基于可观测度分析的深空自主导航方法-CN201010032483.5无效
发明人：崔平远;崔祜涛;常晓华;徐田来 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2010-01-18 - 公布日： 2010-06-30 - 主分类号： G01C21/24 文献下载
摘要：一种基于可观测度分析的深空自主导航方法，涉及航天航空领域。本发明为解决现有自主导航系统综合利用不同观测模型提供测量信息时，需要处理不同传感器不同类型的测量信息，从而导致观测信息的利用率降低，同时降低了自主导航系统的自适应能力和可靠性的问题，该方法建立在地月转移轨道深空探测器动力学模型的基础上，利用非线性系统可观测度分析方法给出地心视线矢量和月心视线矢量两种观测模型下深空自主导航系统的可观测度，采用基于UKF联邦滤波算法获得深空探测器的轨道参数。本发明适用于深空分离段、转移段探测器轨道参数的确定。本发明可用于提高深空自主导航系统的精度和可靠性，特别适用于多种观测模型下的信息融合自主导航技术。
一种基于可观测度分析自主导航方法

[发明专利]一种在GPS盲区内的电子地图辅助惯性导航方法-CN200910073113.3无效
发明人： 徐田来;崔平远;崔祜涛;徐敏强 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2009-10-29 - 公布日： 2010-04-21 - 主分类号： G01C21/30 文献下载
摘要：一种在GPS盲区内的电子地图辅助惯性导航方法。本发明涉及导航技术领域，它解决现有车载SINS/GPS组合导航系统所存在的在GPS失效区域系统精度低与可靠性差的问题，本发明的步骤如下：首先确定地图匹配的误差区域范围，搜索候选路段；然后，判断车辆是否处于路口转弯状态，否，采用基于匹配度加权递推的地图匹配方法，确定车辆最佳匹配位置；是，采用基于相关系数的地图匹配方法，确定车辆最佳匹配位置；利用经地图匹配得到的车辆最佳匹配位置辅助捷联惯性导航系统，进行位置组合，校正。本发明结合现有导航方法，能够有效提高车载SINS/GPS组合导航系统的精度与可靠性。
一种 gps 盲区电子地图辅助惯性导航方法

[发明专利]车载SINS/GPS组合导航系统性能增强方法-CN200910071363.3无效
发明人：崔平远;徐敏强;崔祜涛;徐田来 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2009-02-01 - 公布日： 2009-07-08 - 主分类号： G01C21/28 文献下载
摘要：车载SINS/GPS组合导航系统性能增强方法。本发明涉及导航技术领域，它解决了现有车载SINS/GPS组合导航系统所存在的GPS暂时失效时系统精度低与可靠性差的问题，步骤如下：首先判断GPS是否有效；有效，利用GPS提供的位置、速度信息与SINS的位置、速度信息之差作为观测量，通过卡尔曼滤波方法估计SINS的误差，校正；无效，判断是否停车；停车，利用零速校正辅助SINS，校正；行进，利用SINS的姿态角计算导航坐标系至车体坐标系的坐标变换矩阵C_n^b，利用C_n^b将导航坐标系下的速度转换为车体坐标系下的速度，利用速度约束构造车辆运动约束量测方程；根据车辆运动情况简化该方程；利用车辆运动约束辅助SINS，将SINS与车辆运动约束进行速度组合，校正。它用于提高车载SINS/GPS组合导航系统的精度与可靠性。
车载 sins gps 组合导航系统性能增强方法

[发明专利]深空探测器接近轨道修正机动时刻选取方法-CN200910071275.3无效
发明人：崔祜涛;朱圣英;史雪岩;徐田来 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2009-01-15 - 公布日： 2009-06-24 - 主分类号： B64G1/10 文献下载
摘要：深空探测器接近轨道修正机动时刻选取方法，涉及深空探测器接近轨道修正机动时刻选取方法，属于航天航空领域，解决现有深空探测器接近段轨道修正机动时刻选取方法控制精度低、计算量大、自主性差的问题。本发明方法包括：一、确定穿越目标天体B平面的脱靶量ρ_f：二、确定深空探测器所能容忍的最大脱靶量ρ_max：三、判断脱靶量ρ_f是否大于深空探测器所能容忍的最大脱靶量ρ_max，判断结果为是，执行四，判断结果为否，返回一，四、实施深空探测器接近段轨道修正机动。本发明采用该选取方法可以在节省燃料6m/s的同时，使最终的穿越精度比同样条件下的地面站指定机动时间精度提高100米以上，达到250米以内。
探测器接近轨道修正机动时刻选取方法

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