[發明專利]基于計算機視覺和VLBI聯合平差的行星車定位方法

無效

• 申請號: 201110403725.1
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN102519469A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 王保豐;陳明;唐歌實;謝劍鋒;胡松杰;陳略
• 申請（專利權）人: 北京航天飛行控制中心
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24
• 代理公司: 國防專利服務中心 11043
• 代理人: 錢立亞

1.一種基于計算機視覺和VLBI聯合平差的行星車定位方法，其特征是包括以下步驟：

步驟一.計算機視覺定位建模，對行星車中雙目視覺相鄰停泊位置相機圖像進行特征點提取與匹配，由已知的相機間外方位參數建立特征點的共線條件方程，建立計算機視覺定位模型；

步驟二.VLBI定位建模，首先通過同波束VLBI觀測得到著陸器和行星車的差分群時延和具有偏倚量的差分相時延，然后用差分群時延的統計均值對差分相時延的偏倚量進行初步估算，剩余的微小偏倚量將在相對定位結算中與狀態量共同求解得到，采用同波束VLBI技術建立行星車的定位建模；

步驟三.聯合平差建模，對計算機視覺和VLBI建立的觀測方程進行聯合建模，并根據設備性能估算出的誤差對個觀測量進行賦權，實現行星車的聯合平差。

2.如權利要求1所述的基于計算機視覺和VLBI聯合平差的行星車定位方法，其特征在于所述計算機視覺定位建模步驟中，進行特征提取與匹配，建立計算機視覺定位模型包括以下步驟：

步驟一.選取兩相鄰位置Sn和Sn+1圖像的重疊區域，在Sn重疊區域上，先劃分n×m個格網，n，m為大于等于3的正整數，用?特征提取算子從每個格網中提取特征點；對位置Sn的另一幅圖像沿核線方向對特征點進行相關系數匹配，并計算特征點在Sn坐標系下坐標?

步驟二.對于未定位的Sn+1行星車位置，先從Sn匹配上的特征點中，選取4個不共線的且分布較為均勻的完成匹配的特征點，在S?n+1圖像上進行匹配；分別計算選取特征點在兩位置相機坐標系下坐標系，通過公共點轉換的方法可計算得到，兩相機坐標系間的轉換參數；由該參數可預算剩余未選特征點在位置Sn+1圖像中的概略位置；在概略位置附近，選用匹配算法可實現特征點的匹配實現相鄰位置間的公共特征點的匹配；

步驟三.將相機的內參數焦距f、主點坐標(x₀，y₀)、徑向畸變參數k₁和外參數作為已知值，將特征點坐標、設站位置行星車本體坐標系相對于全局坐標系的轉換參數為未知數，組建共線條件方程，按照光束平差對上述未知數進行求解，即建立了測量坐標系。?

3.如權利要求1或2所述的基于計算機視覺和VLBI聯合平差的行星車定位方法，其特征在于所述VLBI定位建模包括以下步驟：

步驟一.建立相位時延的模型表達式如下：

式中?表示頻率為f₁信號的相位，N₁為頻率為f₁信號的相位整周模糊度；

步驟二.兩觀測站接收到三對頻率分別為f₁，f₂，f₃的點頻信號，并將每對頻率的相關相位進行差分可得：

式中，?i＝1，2表示測站1和測站2；j＝1，2，3表示三個發射頻率，N_ij表示測站i收到第j個頻率相關相位的2π模糊度的個數；σ_nj表示測站收到第j個頻率相關相位的觀測誤差，主要有大氣、電離層、觀測裝置引起的短周期相位抖動及熱噪聲引起；式中?j＝1，2，3表示三個發射頻率的差分相位；Δτ_g21＝τ_g2-τ_g1；ΔN_j＝N_2j-N_1j表示兩航天器距離差在頻率j的相位整周模糊度；

步驟三.首先確定頻率1、2的相位差模糊度(ΔN₂-ΔN₁)，再有(ΔN₃-ΔN₁)可以求出ΔN₁，同理可以求出ΔN₂，ΔN₃；

步驟四.建立行星車和著陸器間距離差與著陸器和行星車位置間的觀測方程，從而建立VLBI定位建模程。

4.如權利要求1或2所述的基于計算機視覺和VLBI聯合平差的行星車定位方法，其特征在于所述聯合平差建模包括以下步驟：

步驟一.根據視覺和VLBI對應設備的測量誤差w，按照?對觀測量進行賦權；?

步驟二.將計算機視覺與VLBI所建立的觀測方程進行聯合平差，解算視覺系統第Sn+1停泊位置的坐標。

5.如權利要求3所述的基于計算機視覺和VLBI聯合平差的行星車定位方法，其特征在于所述聯合平差建模包括以下步驟：

步驟一.根據視覺和VLBI對應設備的測量誤差w，按照?對觀測量進行賦權；

步驟二.將計算機視覺與VLBI所建立的觀測方程進行聯合平差，解算視覺系統第Sn+1停泊位置的坐標。?