[发明专利]一种复杂行星表面模拟生成方法

说明书

本发明涉及一种复杂行星表面模拟生成方法，属于深空探测技术领域。本发明采用随机噪声角生成方法生成基础地貌，并在此基础上加入多斜度坡面拼接拟合，之后加入陨坑、岩石等地貌特征，可以获取兼具坡度、陨坑、岩石的复杂地表地貌模拟地形。与传统的基于观测数据地形相比，地形的障碍类型丰富、拟真度较高、生成速度较快。能够产生多组地形数据，充分验证障碍检测功能和斜坡估计的算法功能。本发明通过多斜度坡面拟合产生多个坡度，根据随机噪声角方法原理产生拟真度较高的地貌，在此基础上添加陨坑，岩石等障碍物，为未来行星着陆任务中着陆器进行障碍检测以及坡度估计方法验证提供技术支持和参考。

技术领域

本发明涉及一种复杂行星表面模拟生成方法，属于深空探测技术领域。

背景技术

未来行星探测技术需要着陆器在复杂的地形环境下实现精确着陆。但是复杂的地形环境中存在陨坑、岩石、斜坡等地貌特征，会对着陆器造成安全威胁，严重的可能会导致着陆器受损，造成任务的失败。由于行星探测任务相对较少，目前所拥有的行星数据少，精度低，难以建立实施行星地表障碍检测的地表地貌模拟环境。给出具有多种障碍地貌类型的模拟地形是验证障碍检测及斜坡估计技术的基础。

以往的障碍检测技术的验证主要是采用前期天文观测或实际任务探测获取的真实地貌数据。通过人工选择合适的地形地貌区域并实现障碍检测算法及坡度估计算法。这种方法的使用的图像障碍类型单一，对综合障碍检测算法的验证效果较差，难以找到适合检测多种障碍类型的地形图。通过多斜度坡面拟合的方法，将多个不同坡度的平面进行拼接拟合，使地形具有坡度特征，使用柏林噪声方法生成拟真度较高的地貌数据。在此基础上添加陨坑、岩石等障碍，并按照月球表面障碍分布数学统计模型决定陨坑、岩石的分布数量，增加地形的真实性。即可构成障碍检测及斜坡估计技术所需的地形数据。

发明内容

本发明目的是提供一种复杂行星表面模拟生成方法，该方法通过多斜度坡面拟合产生多个坡度，根据随机噪声角方法原理产生拟真度较高的地貌，在此基础上添加陨坑，岩石等障碍物，为未来行星着陆任务中着陆器进行障碍检测以及坡度估计方法验证提供技术支持和参考。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种复杂行星表面模拟生成方法，包括如下步骤：

步骤一、利用随机噪声角生成方法获得基础地形

随机噪声角生成方法为：通过多个步长生成地形高程数据，获取分辨率不同的基础地形。

1)、生成步长dr的地形边缘的高程数据，如图1、图2所示：

其中，dr为一个步长；n为调节参数，通过调节n的大小从而调整地形崎岖不平的程度。

通过生成随机噪声角与步长相乘，获得相邻采样点的高程数据M(x,y)与已知x边缘采样点M(x-dr,y)的高程数据差dz；或者，获得相邻采样点的高程数据M(x,y)与已知y边缘采样点M(x,y-dr)的高程数据差dz。

2)、生成非边缘区域步长dr的高程数据：

对于非边缘区域，利用相邻两个采样数据点M(x-dr,y)和M(x,y-dr)加权平均并添加高程数据差dz，如图3所示：

从地形边角部分逐步扩展向整个地形：通过插值方法，获得平缓的地面图像。

3)、通过减小步长dr，重复步骤一1)～2)；直到最小分辨率，将多次生成的高程数据叠加。获得基础地形；

步骤二、通过随机平面生成方法生成多个坡度在一定区间内的平面，将多个平面较高区域拼接获取多坡度的基础地形。

将普通平面方程ax+by+cz+d＝0，简化为z＝ax+by+c；