本文關(guān)鍵詞：行星及行星衛(wèi)星著陸探測自主導(dǎo)航方法研究

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【摘要】：導(dǎo)航方法是深空探測領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。自主光學(xué)導(dǎo)航作為近年來新的導(dǎo)航方法得到了廣泛的研究,然而傳統(tǒng)的圖像匹配方法由于計(jì)算量過大、效率低,不能很好的適用于飛行器行星及行星衛(wèi)星的導(dǎo)航。本文的主要研究內(nèi)容為:在傳統(tǒng)圖像匹配的基礎(chǔ)上,結(jié)合圖論的相關(guān)原理,研究出一種新的適用于飛行器行星及行星衛(wèi)星著陸段導(dǎo)航的光學(xué)導(dǎo)航方法。本文對(duì)基于特征圖形匹配的光學(xué)導(dǎo)航方法研究主要包括兩個(gè)方面,分別為基于特征圖形匹配的星圖識(shí)別方法和天體表面特征匹配方法。通過星圖匹配實(shí)現(xiàn)飛行器姿態(tài)確定,通過天體表面特征匹配確定飛行器位置、速度。特征圖形匹配方法主要包括建立導(dǎo)航星表、圖像預(yù)處理、天體表面特征點(diǎn)提取、特征圖形構(gòu)建以及特征圖形匹配。首先進(jìn)行星圖預(yù)處理,通過內(nèi)接正方體星表劃分方法構(gòu)建導(dǎo)航星表,經(jīng)灰度化、反白、拉伸處理得到星點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系的位置坐標(biāo);然后進(jìn)行天體表面圖片預(yù)處理,通過邊緣檢測、邊緣標(biāo)記和邊緣配對(duì)提取天體表面環(huán)形山的中心點(diǎn)。給出特征圖形的構(gòu)建和匹配方法,利用特征點(diǎn)之間相對(duì)距離不變特性,確立特征點(diǎn)之間的連通規(guī)則,解決存在平移、旋轉(zhuǎn)和放縮等情況下的圖形匹配問題。利用多幅月面真實(shí)圖片和星光圖片對(duì)特征圖形匹配算法進(jìn)行仿真測試,仿真結(jié)果表明該方法行之有效。以所提出的特征圖形匹配方法為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)仿真算例對(duì)導(dǎo)航方法進(jìn)行驗(yàn)證,仿真結(jié)果表明,基于特征圖形匹配的光學(xué)導(dǎo)航方法可實(shí)時(shí)確定飛行器的位置、速度、姿態(tài)信息且精度較高,能夠?yàn)轱w行器行星及行星衛(wèi)星精確著陸提供技術(shù)參考。
【關(guān)鍵詞】：行星探測 自主導(dǎo)航 光學(xué)導(dǎo)航 特征圖形 圖形匹配 星圖識(shí)別算法
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V448.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及分析10-14
• 1.2.1 深空飛行器自主導(dǎo)航的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢10-11
• 1.2.2 光學(xué)導(dǎo)航的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢11-13
• 1.2.3 星圖匹配理論方法的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排14-15
• 第2章 飛行器自主導(dǎo)航模型15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 飛行器動(dòng)力學(xué)模型15-19
• 2.2.1 坐標(biāo)系定義15-16
• 2.2.2 坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系16-18
• 2.2.3 軌道動(dòng)力學(xué)18-19
• 2.3 飛行器飛行過程19-21
• 2.4 基于特征圖形匹配的光學(xué)自主導(dǎo)航原理21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 特征圖形匹配方法23-52
• 3.1 引言23-24
• 3.2 建立導(dǎo)航星表24-33
• 3.2.1 基本星表的選擇24-25
• 3.2.2 星圖模擬25-27
• 3.2.3 導(dǎo)航星表構(gòu)建27-33
• 3.3 圖像預(yù)處理33-39
• 3.3.1 星圖處理33-35
• 3.3.2 星光信息的提取35-38
• 3.3.3 天體表面圖片處理38-39
• 3.4 天體表面特征點(diǎn)提取39-43
• 3.4.1 邊緣檢測40-41
• 3.4.2 邊緣標(biāo)記41-42
• 3.4.3 邊緣配對(duì)及特征點(diǎn)提取42-43
• 3.5 特征圖形構(gòu)造及匹配43-51
• 3.5.1 特征圖形構(gòu)造43-45
• 3.5.2 特征圖形匹配45-47
• 3.5.3 仿真算例及分析47-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第4章 基于特征圖形匹配的自主導(dǎo)航解算方法52-68
• 4.1 引言52
• 4.2 基于特征圖形匹配的速度解算52-57
• 4.2.1 速度信息解算52-53
• 4.2.2 信息融合方法53-54
• 4.2.3 速度解算數(shù)學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)54-57
• 4.3 姿態(tài)解算方法57-61
• 4.3.1 雙矢量定姿原理57
• 4.3.2 多參考矢量的姿態(tài)確定57-59
• 4.3.3 統(tǒng)計(jì)估計(jì)的基本原理59-60
• 4.3.4 仿真實(shí)驗(yàn)60-61
• 4.4 飛行器著陸段導(dǎo)航解算61-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 致謝74

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 張廣軍;魏新國;江潔;;一種改進(jìn)的三角形星圖識(shí)別方法[J];航空學(xué)報(bào);2006年06期

2 馮軍華;崔祜濤;崔平遠(yuǎn);田陽;;行星表面隕石坑檢測與匹配方法[J];航空學(xué)報(bào);2010年09期

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本文編號(hào)：990056