基于隕石坑匹配的月球精確著陸導(dǎo)航方法研究.pdf

1、隕石坑是月表最為顯著的地形特征，將其作為導(dǎo)航陸標(biāo)有助于提高月球軟著陸導(dǎo)航的精度。本文對(duì)基于隕石坑匹配的月球精確著陸導(dǎo)航方法進(jìn)行了重點(diǎn)研究。主要內(nèi)容包括隕石坑檢測(cè)、隕石坑匹配及基于隕石坑匹配的導(dǎo)航。
　　針對(duì)導(dǎo)航應(yīng)用，研究了基于圖像邊緣信息的隕石坑檢測(cè)算法，包括邊緣檢測(cè)、邊緣篩選、邊緣分組及橢圓擬合。針對(duì)算法對(duì)成像條件適應(yīng)性差的問題，引入多尺度自適應(yīng)高斯濾波降噪算法、以及基于圖像梯度幅值直方圖的自適應(yīng)Canny邊緣檢測(cè)算法，對(duì)已有隕

2、石坑檢測(cè)算法進(jìn)行了改進(jìn)，得到自適應(yīng)隕石坑檢測(cè)算法。真實(shí)月表圖像的仿真實(shí)驗(yàn)表明，改進(jìn)后的檢測(cè)算法對(duì)不同光照及地形條件下的隕石坑圖像具備了自適應(yīng)功能，克服了以往算法對(duì)成像條件容許能力差的問題。
　　對(duì)隕石坑的匹配，利用二次曲線對(duì)仿射不變量，研究了基于投票策略的隕石坑匹配算法。針對(duì)可能出現(xiàn)的誤匹配及失配情況，提出了基于閉合曲線面積仿射特性的匹配校正算法。利用多幅真實(shí)月表圖像進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隕石坑匹配及校正算法的匹配率達(dá)85％以上，誤

3、匹配率小于5%。
　　基于隕石坑匹配的導(dǎo)航方面。首先研究了基于光學(xué)測(cè)量的相對(duì)導(dǎo)航方法，該方法通過光學(xué)相機(jī)對(duì)四個(gè)或四個(gè)以上位置已知陸標(biāo)的視線方向矢量進(jìn)行測(cè)量，從而確定探測(cè)器的位置及姿態(tài)信息。接著，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中光學(xué)導(dǎo)航和慣性導(dǎo)航各自的不足，結(jié)合隕石坑的檢測(cè)和匹配，研究了基于隕石坑匹配/IMU組合的導(dǎo)航算法。算法通過擴(kuò)展卡爾曼濾波對(duì)光學(xué)及慣性測(cè)量量進(jìn)行整合，提高了導(dǎo)航輸出的更新速率；同時(shí)，借助光學(xué)觀測(cè)實(shí)現(xiàn)了對(duì)速率陀螺漂移偏差的修正，從