利用巡視器探測(cè)月球表面是各航天大國(guó)開展月球探測(cè)的主流手段。月面巡視器作為月面專用移動(dòng)機(jī)器人,其具備出眾的運(yùn)動(dòng)性能,并攜帶若干有效載荷,能夠完成月巖探測(cè)、月壤采樣等多種科學(xué)實(shí)驗(yàn)。在月面巡視器開展探測(cè)任務(wù)的過程中,感知月面未知環(huán)境是進(jìn)行后續(xù)任務(wù)的基礎(chǔ)。在已知月面環(huán)境的基礎(chǔ)上,探測(cè)點(diǎn)的選取以及月面巡視器的路徑規(guī)劃是影響探測(cè)任務(wù)成敗的關(guān)鍵。本文基于航天五院項(xiàng)目“月壤表取采樣封裝智能策略分析軟件研制”的課題背景,以月面巡視器為研究對(duì)象,對(duì)月面巡視器進(jìn)行探測(cè)任務(wù)過程中的月面三維場(chǎng)景重建技術(shù)、探測(cè)點(diǎn)選取策略以及月面巡視器路徑規(guī)劃方法開展研究。主要研究工作如下:首先,基于立體視覺技術(shù)開展了月面三維場(chǎng)景重建方法研究。通過雙目相機(jī)的三角測(cè)距原理建立了立體視覺模型。為了得到左右圖像的視差圖,對(duì)圖形預(yù)處理方法以及立體匹配方法進(jìn)行了分析,確定了以直方圖均衡化和雙邊濾波的方式對(duì)圖像進(jìn)行了預(yù)處理,并采用了基于區(qū)域的立體匹配方法,通過MRF框架得到了稠密的視差圖。在得到月面三維點(diǎn)云之后,為了重構(gòu)出月面三維模型,提出了基于KD樹的Delaunay三角化快速建模方法,有效提高了月面三維場(chǎng)景的重構(gòu)效率。其次,面向月面巡視器... 

【文章來源】：北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 巡視器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 基于立體視覺的三維場(chǎng)景重構(gòu)方法研究現(xiàn)狀
        1.2.3 探測(cè)點(diǎn)選取研究現(xiàn)狀
        1.2.4 路徑規(guī)劃研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第二章 基于立體視覺的月面三維場(chǎng)景重構(gòu)方法研究
    2.1 引言
    2.2 立體視覺模型
    2.3 圖像預(yù)處理方法
        2.3.1 灰度等級(jí)變化
        2.3.2 圖像濾波
    2.4 立體匹配方法
    2.5 基于KD樹的快速建模方法
    2.6 本章小結(jié)
第三章 考慮多優(yōu)化性能指標(biāo)的探測(cè)點(diǎn)選取策略研究
    3.1 引言
    3.2 月面巡視器安全運(yùn)動(dòng)區(qū)域求解
        3.2.1 坡度代價(jià)
        3.2.2 障礙代價(jià)
        3.2.3 安全運(yùn)動(dòng)區(qū)域求解
    3.3 考慮月面三維模型的探測(cè)點(diǎn)優(yōu)化性能指標(biāo)構(gòu)建
        3.3.1 探測(cè)點(diǎn)平整度評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建
        3.3.2 探測(cè)點(diǎn)光照評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建
        3.3.3 綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)
    3.4 融合多優(yōu)化性能指標(biāo)的探測(cè)點(diǎn)選取策略研究
    3.5 數(shù)值仿真驗(yàn)證
        3.5.1 安全運(yùn)動(dòng)區(qū)域求解
        3.5.2 探測(cè)點(diǎn)自主選取
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于改進(jìn)PRM算法的巡視器路徑規(guī)劃方法研究
    4.1 引言
    4.2 基于月面三維模型的路徑代價(jià)函數(shù)構(gòu)建
        4.2.1 坡度路徑代價(jià)
        4.2.2 粗糙度路徑代價(jià)
        4.2.3 路徑代價(jià)
    4.3 基于PRM算法的月面巡視器路徑規(guī)劃方法研究
        4.3.1 學(xué)習(xí)階段
        4.3.2 查詢階段
        4.3.3 傳統(tǒng)PRM算法性能分析
    4.4 基于改進(jìn)PRM算法的月面巡視器路徑規(guī)劃方法研究
        4.4.1 障礙空間采樣點(diǎn)處理
        4.4.2 自由空間采樣點(diǎn)處理
    4.5 數(shù)值仿真驗(yàn)證
    4.6 本章小結(jié)
第五章 月面場(chǎng)景重建及月面巡視器路徑規(guī)劃仿真平臺(tái)搭建及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與實(shí)驗(yàn)流程
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)流程
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        5.3.1 月面三維場(chǎng)景重建實(shí)驗(yàn)
        5.3.2 基于多優(yōu)化性能指標(biāo)的探測(cè)點(diǎn)選取實(shí)驗(yàn)
        5.3.3 基于改進(jìn)PRM算法的巡視器路徑規(guī)劃實(shí)驗(yàn)
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 主要研究工作總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于雙目立體相機(jī)的室外場(chǎng)景三維重建系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 汪神岳,劉強(qiáng),王超然,侯長(zhǎng)波.  計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2017(11)
[2]移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J]. 吳天明.  河南科技. 2014(17)
[3]中國(guó)月球探測(cè)器發(fā)展歷程和經(jīng)驗(yàn)初探[J]. 葉培建,黃江川,孫澤洲,楊孟飛,孟林智.  中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2014(06)
[4]登陸外星的漫游車[J]. 楊孝文.  太空探索. 2012(05)
[5]基于粒子群優(yōu)化算法的月面巡視器全局路徑規(guī)劃[J]. 彭松,賈陽(yáng).  航天器工程. 2012(01)
[6]基于可通過性的月面巡視探測(cè)器路徑規(guī)劃算法[J]. 劉建軍,陳建新.  中國(guó)空間科學(xué)技術(shù). 2009(03)
[7]基于異構(gòu)雙目視覺的全自主足球機(jī)器人導(dǎo)航[J]. 高慶吉,洪炳熔,阮玉峰.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2003(09)
[8]用立體視覺測(cè)量多自由度機(jī)械裝置姿態(tài)的研究[J]. 阮曉東,李世倫,諸葛良,駱涵秀.  中國(guó)機(jī)械工程. 2000(05)



本文編號(hào)：3206814