[发明专利]未知环境下行星着陆的曲线匹配视觉导航方法有效
| 申请号： | 201811310255.2 | 申请日： | 2018-11-06 |
| 公开（公告）号： | CN109269511B | 公开（公告）日： | 2020-01-07 |
| 发明（设计）人： | 崔平远;高锡珍;朱圣英;刘阳;徐瑞 | 申请（专利权）人： | 北京理工大学 |
| 主分类号： | G01C21/24 | 分类号： | G01C21/24 |
| 代理公司： | 11639 北京理工正阳知识产权代理事务所(普通合伙) | 代理人： | 邬晓楠 |
| 地址： | 100081 *** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | 本发明公开的未知环境下行星着陆的曲线匹配视觉导航方法，属于深空探测技术领域。本发明实现方法如下：首先结合惯性测量信息建立着陆器运动学模型，然后利用着陆器下降过程中获得序列图像建立基于帧间曲线匹配的测量模型，最后通过卡尔曼滤波算法对着陆器的绝对运动状态进行实时估计，进而实现未知环境下行星着陆的曲线匹配视觉导航，提高导航系统精度，保证导航系统的稳定性，保证着陆器精确安全着陆。本发明不需要先验地图信息就能对着陆器的绝对运动状态进行估计，提高导航系统稳定性。本发明不仅适用于行星着陆任务中，也适用于小天体着陆任务。 | ||
| 搜索关键词： | 着陆器 着陆 行星 匹配 导航系统 视觉导航 未知环境 卡尔曼滤波算法 运动学模型 先验 测量模型 地图信息 惯性测量 深空探测 实时估计 下降过程 信息建立 序列图像 小天体 帧间 保证 安全 | ||
【主权项】：
1.未知环境下行星着陆的曲线匹配视觉导航方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1：建立着陆器运动学模型；/n步骤2：建立基于帧间曲线匹配的测量模型，用于实现着陆器运动状态更新；/n步骤3：结合步骤1建立的着陆器运动学模型和步骤2建立的基于未知曲线特征的测量模型，利用卡尔曼滤波算法对着陆器的绝对运动状态进行实时估计，实现未知环境下星际着陆自主导航，保证着陆器精确安全着陆；/n步骤1具体实现方法为，/n为了描述着陆器在空中的位置和姿态以及其与目标天体表面视觉特征之间的相对几何关系，并定义着陆器在相关参考系中的运动方程，首先引入如下相关坐标系：着陆点坐标系{L}，导航相机本体坐标系{C}和着陆器本体坐标系{B}；着陆器的位置和姿态参数都在着陆点坐标系中描述；着陆器本体坐标系与导航相机坐标系重合，即光学导航相机与着陆器的安装矩阵为单位阵；不考虑行星自转影响，利用IMU测量信息建立着陆器着陆运动学方程为：/n
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探测器自身在惯性系的位置矢量为ri，速度矢量为vi；设计数器k是一个非负整数，初值为0；所述惯性坐标系用i表示，原点在月球中心，三个坐标轴在惯性空间指向固定方向；N≥1；2)以目标着陆点为中心，在空间中沿固定的方向建立制导坐标系，获得由惯性系向制导坐标系的旋转矩阵；3)解算得到制导参数；4)计算得到制导指令，并交给外部姿态控制系统和发动机执行。
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