[发明专利]基于随机分形的行星表面安全着陆地形模拟与生成方法

摘要

本发明涉及一种基于随机分形的行星表面安全着陆地形模拟与生成方法，属于深空探测技术领域。本发明的目的是提供一种基于随机分形的行星表面地形模拟与生成方法，该方法根据随机分形原理，产生随机地形，并在此基础上叠加复杂地貌环境，为未来行星着陆探测任务方案设计提供技术支持和参考。可以获得细节丰富，地形复杂的满足精确安全着陆的行星表面模拟地形。与传统基于观测数据地形相比，地形随机性更强，生成速度较快。能够产生多组地形数据，充分验证障碍检测系统性能。

主权项

1.基于随机分形的行星表面地形模拟与生成方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、利用随机分形方法产生拟真度较高的随机地形并作为基础地形M，选择并预留出着陆区域；步骤二、生成山脉、沟壑地貌特征然后与步骤一所得的基础地形叠加；重复步骤一中的基础地形生成过程，选择四角处初始随机高度为0，中心随机高度为山峰高度hhill，选择不同的随机数发生过程即可得到带有较高起伏的地形图Mhill，Mhill最高点处的高度记为hmax，将地形图中高度小于hmax‑hhill的地区高度记为0；将山脉地形图Mhill调整大小并与M做数值加法处理即得到带有山脉叠加的地形图；将山峰高度取为负即可得到沟壑地形图，其余步骤相同；所生成的山脉或沟壑地形需保证与步骤一选定的安全区域不重合，若山脉或沟壑地形主体与安全区域重合，则重复步骤二，直到出现满足条件的山脉地形；若山脉或沟壑非主体部分与安全区域重合，则将其舍弃，保留主体部分；将山脉地形图Mhill叠加到基础地形M上，得到地形图M1；步骤三、生成陨坑地貌特征然后与步骤二所得地形图MH叠加；首先生成基础陨坑地形，包括考虑陨坑的重叠和叠加过程；陨坑函数采用多段函数表示；令陨坑的半径为r，则陨坑函数为其中Rc＝(2rcracter)2/(8H)+H/2，cz＝Rc‑H+Hr，H＝0.196×(2rcrater)1.01，Hr＝0.12×(2rcrater)1.014，rcrater为陨坑半径，rflat为陨坑内部平坦区域半径，用于增加陨坑随时间腐蚀效果；t为陨坑边缘大小调整函数；陨坑位置采用随机分布；陨坑按照先后顺序依次添加，得到陨坑地形图，添加过程需要判断是否与预留着陆区域重合，如果重合则需要重新选择陨坑叠加位置，得到陨坑地形图Mcracter；将陨坑地形图与步骤二所得的M1相加得到包含陨坑的地形图M2；步骤四、在步骤三所得的地形图M2的基础上叠加岩石地形特征；岩石的生成过程采用函数叠加方式，岩石函数表示为：h＝h0exp(‑((x‑x0)/xi)2‑((y‑y0)/yi)2)其中(x0,y0)为岩石中心坐标，xi,yi为岩石在x、y方向上的坡度，h0为岩石基本高度；需保证生成的岩石与步骤一预留的安全区域不重合；同时保证岩石与岩石之间不重合；叠加岩石后的地形即为基于随机分形的行星表面地形模拟情况。