[发明专利]一种基于立体导航影像的巡视器定位方法

摘要

一种基于立体导航影像的巡视器定位方法，属于深空探测技术领域，包括：获取左导航影像和右导航影像；定义坐标系；提取同名像点及对应的月面点坐标；计算右导航影像摄影中心的坐标；提取导航相机焦距f，计算R_俯和R_偏；按照最小二乘求解公式计算左导航影像摄影中心坐标；计算巡视器质心坐标完成巡视器定位；本发明仅有两对匹配特征点即可完成定位，匹配特征点极少的情况下也能完成定位，增加了方法的适用情况；只获取左导航相机的位置即可得到右导航相机的位置以及巡视器位置；起算数据不存在IMU和里程计等传感器的数据，因此不存在累积误差，克服了定位误差累积增大的缺点，增加了定位方法的适用性。

主权项

1.一种基于立体导航影像的巡视器定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：获取左导航相机和右导航相机同时拍摄的一对立体导航影像即左导航影像和右导航影像；步骤2：分别定义着陆器当地铅垂坐标系、巡视器零位坐标系、左像平面直角坐标系、右像平面直角坐标系和像空间直角坐标系；步骤3：从左导航影像和右导航影像中提取同名像点的坐标，并根据导航相机标定的畸变参数对像点坐标进行误差纠正，得到左导航影像中同名像点在左像平面直角坐标系下的坐标[(x_l1,y_l1),(x_l2,y_l2),…，(x_li,y_li)，…，(x_ln,y_ln)]和右导航影像中同名像点在右像平面直角坐标系下的坐标[(x_r1,y_r1),(x_r2,y_r2),…,(x_ri,y_ri),…,(x_rn,y_rn)]，其中，i＝1,2,…,n，n为同名像点对数；步骤4：从着陆区DOM及着陆区数字高程模型DEM中提取同名像点对应的月面点在着陆器当地铅垂坐标系下坐标[(X_A1,Y_A1,Z_A1),(X_A2,Y_A2,Z_A2),…，(X_Ai,Y_Ai,Z_Ai),…，(X_An,Y_An,Z_An)]；步骤5：根据巡视器初始状态以及左右导航相机安装位置计算在左导航影像的像空间直角坐标系下右导航影像摄影中心的坐标(lx,ly,lz)；步骤6：提取导航相机焦距f，并根据巡视器俯仰角度和偏航角度分别计算R_俯和R_偏；其中，在巡视器零位坐标系中，围绕桅杆偏航旋转轴线即X轴进行一定角度的旋转，称为偏航角，计算偏航角的旋转矩阵计为R_偏；在巡视器零位坐标系中，围绕云台俯仰旋转轴线即Z轴进行一定角度的旋转，称为俯仰角，计算俯仰角的旋转矩阵计为R_俯；步骤7：计算左导航影像摄影中心在着陆器当地铅垂坐标系下坐标(X_S1，Y_S1，Z_S1)及像空间直角坐标系到着陆器当地铅垂坐标系三个轴的旋转角步骤8：根据巡视器零位时刻相对于巡视器零位坐标系原点在三个坐标轴方向的偏移量(ΔX，ΔY，ΔZ)、旋转角R_俯、R_偏、左导航相机与巡视器零位坐标系原点之间的偏移量(O_X，O_Y，O_Z)及左导航影像摄影中心在着陆器当地铅垂坐标系下坐标(X_S1，Y_S1，Z_S1)，计算巡视器质心在着陆器当地铅垂坐标系下坐标(X_C，Y_C，Z_C)，完成巡视器定位。