[发明专利]基于计算机视觉和VLBI联合平差的行星车定位方法

说明书

技术领域

本发明属于航天器导航定位方法，特别涉及基于计算机视觉和VLBI(甚长基线干涉测量)联合平差的行星车定位方法。

背景技术

在行星车科学考察过程中，行星车的导航定位是行星车探测的基础，关系任务成败。只有在知道了行星车的位置，才能够精确地实现它在月球表面的路径规划，才能确定科学考察目标与行星车间的相对位置关系。

目前行星车的定位方法是同波束VLBI干涉测量对着陆器和行星车进行相对定位。着陆器和行星车进行二维相对精度约为百米级，假定为100米，该指标远远不能满足行星车的导航定位要求。另一种方法是用行星车的立体视觉系统图像来实现行星车的定位。视觉定位方法在相邻停泊点间的相对定位精度较高，通常可优于2％，但随着停泊位置的增加行星车的绝对定位误差将进行累积，当行星车行驶距离足够长时，如以2％为例则当大于5000米，它的定位精度将大于VLBI的100米定位误差，且随着距离增加误差继续增加。

发明内容

为了解决视觉定位累积误差和VLBI干涉测量定位精度较低不能满足任务需要的问题，本发明提出了一种基于计算机视觉和VLBI联合平差的行星车定位方法，目的在于提高行星车定位的可靠性、精度性。

基于计算机视觉和VLBI联合平差的行星车定位方法，包括以下步骤：

(1)计算机视觉定位建模，对行星车中双目视觉相邻停泊位置相机图像进行特征点提取与匹配，由已知的相机间外方位参数建立特征点的共线条件方程，建立计算机视觉定位模型。

(2)VLBI定位建模，首先通过同波束VLBI观测得到着陆器和行星车的差分群时延和具有偏倚量的差分相时延，然后用差分群时延的统计均值对差分相时延的偏倚量进行初步估算，剩余的微小偏倚量将在相对定位结算中与状态量共同求解得到，采用同波束VLBI技术建立行星车的定位建模。

(3)联合平差建模，对计算机视觉和VLBI建立的观测方程进行联合建模，并根据设备性能估算出的误差对各观测量进行赋权，实现行星车的联合平差。

基于计算机视觉和VLBI联合平差的行星车定位方法，其特征在于所述计算机视觉定位建模步骤中，进行特征提取与匹配，建立视觉定位模型包括以下步骤：

(1)选取两相邻位置S_n和S_n+1图像的重叠区域，在S_n重叠区域上，先划分n×m个格网，n，m为大于等于3的正整数，用特征提取算子从每个格网中提取特征点；对位置S_n的另一幅图像沿核线方向对特征点进行相关系数匹配，并计算特征点在S_n坐标系下坐标

(2)对于未定位的S_n+1行星车位置，先从S_n匹配上的特征点中，选取4个不共线的且分布较为均匀的完成匹配的特征点，在S_n+1图像上进行匹配；分别计算选取特征点在两位置相机坐标系下坐标系，通过公共点转换的方法可计算得到，两相机坐标系间的转换参数；由该参数可预算剩余未选特征点在位置S_n+1图像中的概略位置；在概略位置附近，选用匹配算法可实现特征点的匹配实现相邻位置间的公共特征点的匹配。

(3)将相机的内参数焦距f、主点坐标(x₀，y₀)、径向畸变参数k₁和外参数作为已知值，将特征点坐标、设站位置行星车本体坐标系相对于全局坐标系的转换参数为未知数，组建共线条件方程，按照光束平差对上述未知数进行求解，即建立了测量坐标系。

基于计算机视觉和VLBI联合平差的行星车定位方法，其特征在于所述VLBI定位建模过程包括以下步骤：

(1)建立相位时延的模型表达式如下：

phasedelay=phasef1-2πN12πf1]]>