為進行天際線遮擋角的準確預(yù)報,提出了月球車圖像的地形遮擋角高精度計算方法.首先闡述了月球車圖像的地形遮擋角預(yù)報流程,然后重點分析了月球車相機在軌幾何標定、基于閉合區(qū)域網(wǎng)平差的月球車相機在軌位姿參數(shù)估計、月球車位姿參數(shù)高精度計算和天際線自動提取等關(guān)鍵技術(shù).最后,通過我國嫦娥四號月球車的專項試驗,驗證了月球車圖像的地形遮擋角高精度計算方法具有較高的地形遮擋角預(yù)測精度和應(yīng)用穩(wěn)定性. 

【文章來源】：中國科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2020,50(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：15 頁

【部分圖文】：

(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)月球車導(dǎo)航相機工作示意圖

在圖2中Sn,S1,S2等相機成像位置,月球車固件可提供在月球車本體下的三維坐標,如圖2十字絲所示的固件控制點.在月球車左右方向的相機位置Si和Sj,太陽翼電池片能提供長度控制信息,即電池片角點間的距離,且角點位于圖像四度重疊像點中.將這些控制信息融入到區(qū)域網(wǎng)光束法平差模型中,不僅可以將相機系和起始基準坐標系納入到月球車本體系下,而且將未閉合的區(qū)域網(wǎng)平差模型強制轉(zhuǎn)換為閉合區(qū)域網(wǎng)光束法平差模型.以3.1節(jié)月球車在軌相機標定參數(shù)為已知值,利用圖像四度重疊點作為橋梁,將式(5)可以改寫為

經(jīng)相機視場角分析,在月球車桅桿俯仰角為-24°～-10°的范圍內(nèi),月球車導(dǎo)航相機圖像能同時拍攝到天空和月球車固件控制點.在月球車具體工作中,環(huán)拍時桅桿俯仰角為0°,當(dāng)立體相機向后成像時,桅桿俯仰角可調(diào)至-20°,但需要保證不同俯仰角的序列圖像間包含接近20%的重疊區(qū)域.在探測點A2,立體導(dǎo)航相機從后方起按逆時針成像18次,相鄰相機位置的立體圖像間自動匹配出6對同名像點,共計118個特征點,其中10個特征點如圖7所示,108個像點為四度重疊像點.在月球車左右方向,選擇太陽翼電池片的長度作為特征點的約束條件,共20個.設(shè)置收斂次數(shù)為5次.控制點坐標在月球車本體系下,相機外參數(shù)初始值依據(jù)表5的桅桿姿態(tài)角通過本體系與相機系的坐標轉(zhuǎn)換獲得.使用閉合區(qū)域網(wǎng)平差模型,單位權(quán)方差為1.20 pixel,36個位置相機外參數(shù)精度如圖8所示.圖4(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)玉兔號月球車全景相機圖像天際線提取示例二.(a)原始圖像;(b)邊緣檢測后的圖像;(c)天際線提取效果圖,曲線為天際線

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]月球背面地形對軟著陸探測的影響分析[J]. 李飛,張熇,吳學(xué)英,馬繼楠,盧亮亮.  深空探測學(xué)報. 2017(02)
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[4]嫦娥三號月面巡視探測器高精度定位[J]. 劉少創(chuàng),賈陽,馬友青,顧征,魏士儼,李群智,徐辛超,溫博,張爍,李明磊,馬浩,楊歡.  科學(xué)通報. 2015(04)
[5]基于立體圖像的月球車導(dǎo)航定位試驗研究[J]. 馬友青,劉少創(chuàng),賈陽,賈永紅,張建利,魏士儼,李群智,徐辛超,吳克,溫博.  中國科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2014(10)
[6]玉兔號月球車全景相機的正交變換投影模型[J]. 張爍,李群智,溫博,劉少創(chuàng).  武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2014(07)

博士論文
[1]嫦娥三號月面巡視探測器導(dǎo)航定位技術(shù)研究[D]. 馬友青.武漢大學(xué) 2014

碩士論文
[1]總體最小二乘精度評定方法研究[D]. 趙英文.東華理工大學(xué) 2017



本文編號：3032830