中國(guó)探月工程明確指出未來要建立月球基地、發(fā)展太空工業(yè)。大規(guī)模的月球基地建設(shè)要求月面移動(dòng)艙的探測(cè)區(qū)域由著陸區(qū)附近的小范圍探測(cè)向遠(yuǎn)距離大尺度探測(cè)轉(zhuǎn)變。受現(xiàn)有月面高程圖分辨率不足的制約,難以保障月面移動(dòng)艙具有較高精度的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃能力,故對(duì)月面移動(dòng)艙在大尺度未知復(fù)雜環(huán)境中僅基于有限傳感資源實(shí)現(xiàn)高精度定位提出了嚴(yán)苛的要求。隨著月面移動(dòng)艙移動(dòng)范圍的擴(kuò)大,經(jīng)過的地形環(huán)境復(fù)雜多樣,相比于紋理較高的環(huán)形山環(huán)境,在低紋理環(huán)境下移動(dòng)艙的感知系統(tǒng)存在如下難點(diǎn):(1)可提取的視覺特征點(diǎn)少,數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)低;(2)特征點(diǎn)描述子相似度高,誤匹配嚴(yán)重。這些都直接導(dǎo)致了定位精度不足。故本文為提高低紋理環(huán)境下月面移動(dòng)艙的定位精度,提出了一種高精度視覺-慣性定位方法,為月面移動(dòng)艙的精確探測(cè)提供一種定位方案。針對(duì)低紋理環(huán)境下特征點(diǎn)提取不足的難點(diǎn),本文在定位系統(tǒng)視覺前端加入直線特征。首先利用線段檢測(cè)器(Line Segment Detector,LSD)提取低紋理環(huán)境下的直線特征,其次生成二進(jìn)制線帶描述子(Line Band Descriptor,LBD),進(jìn)行最近鄰匹配,并用幾何約束刪除錯(cuò)誤匹配。最后用普呂克坐標(biāo)對(duì)直線特征進(jìn)行參數(shù)化...

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究進(jìn)展及分析
        1.2.1 月面巡視器背景調(diào)研
        1.2.2 月面移動(dòng)艙定位技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 低紋理環(huán)境下定位技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排
第2章 月面移動(dòng)艙定位系統(tǒng)建模與分析
    2.1 引言
    2.2 視覺特征點(diǎn)觀測(cè)模型
        2.2.1 相機(jī)模型及特征點(diǎn)匹配
        2.2.2 視覺特征點(diǎn)觀測(cè)模型建立
    2.3 IMU測(cè)量模型
        2.3.1 IMU測(cè)量與預(yù)積分
        2.3.2 IMU測(cè)量模型建立
    2.4 月面移動(dòng)艙定位系統(tǒng)分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 低紋理環(huán)境下直線特征觀測(cè)模型的建立
    3.1 引言
    3.2 直線特征的提取與匹配算法研究
        3.2.1 直線特征的提取與優(yōu)化
        3.2.2 直線特征的描述與匹配
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與結(jié)果分析
    3.3 直線特征參數(shù)化
    3.4 直線特征觀測(cè)模型
    3.5 本章小結(jié)
第4章 低紋理環(huán)境下特征點(diǎn)匹配算法研究
    4.1 引言
    4.2 特征點(diǎn)匹配算法設(shè)計(jì)
    4.3 利用慣性信息確定特征點(diǎn)匹配搜索區(qū)域
        4.3.1 對(duì)極幾何約束
        4.3.2 特征點(diǎn)匹配搜索區(qū)域確定
    4.4 改進(jìn)的基于網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)統(tǒng)計(jì)的外點(diǎn)剔除算法
        4.4.1 根據(jù)圖像金字塔確定前后幀網(wǎng)格比例
        4.4.2 外點(diǎn)剔除的閾值計(jì)算
    4.5 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與結(jié)果分析
        4.5.1 特征點(diǎn)匹配結(jié)果評(píng)估指標(biāo)
        4.5.2 實(shí)驗(yàn)條件
        4.5.3 特征點(diǎn)匹配測(cè)試結(jié)果與分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 低紋理環(huán)境下月面移動(dòng)艙定位系統(tǒng)構(gòu)建與驗(yàn)證
    5.1 引言
    5.2 定位系統(tǒng)整體框架
    5.3 基于點(diǎn)/線特征的視覺-慣性緊耦非線性優(yōu)化模型
    5.4 滑動(dòng)窗口優(yōu)化
    5.5 定位系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析
        5.5.1 在EuRoC數(shù)據(jù)集下的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析
        5.5.2 在CAR數(shù)據(jù)下的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析
        5.5.3 在NASA月面高程圖仿真數(shù)據(jù)下的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號(hào)：3991477