[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

技術領域

本發明屬于航天器導航定位方法，特別涉及基于計算機視覺和VLBI(甚長基線干涉測量)聯合平差的行星車定位方法。

背景技術

在行星車科學考察過程中，行星車的導航定位是行星車探測的基礎，關系任務成敗。只有在知道了行星車的位置，才能夠精確地實現它在月球表面的路徑規劃，才能確定科學考察目標與行星車間的相對位置關系。

目前行星車的定位方法是同波束VLBI干涉測量對著陸器和行星車進行相對定位。著陸器和行星車進行二維相對精度約為百米級，假定為100米，該指標遠遠不能滿足行星車的導航定位要求。另一種方法是用行星車的立體視覺系統圖像來實現行星車的定位。視覺定位方法在相鄰停泊點間的相對定位精度較高，通常可優于2％，但隨著停泊位置的增加行星車的絕對定位誤差將進行累積，當行星車行駛距離足夠長時，如以2％為例則當大于5000米，它的定位精度將大于VLBI的100米定位誤差，且隨著距離增加誤差繼續增加。

發明內容

為了解決視覺定位累積誤差和VLBI干涉測量定位精度較低不能滿足任務需要的問題，本發明提出了一種基于計算機視覺和VLBI聯合平差的行星車定位方法，目的在于提高行星車定位的可靠性、精度性。

基于計算機視覺和VLBI聯合平差的行星車定位方法，包括以下步驟：

(1)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。

(2)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。

(3)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各觀測量進行賦權，實現行星車的聯合平差。

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，建立視覺定位模型包括以下步驟：

(1)選取兩相鄰位置S_n和S_n+1圖像的重疊區域，在S_n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S_n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S_n坐標系下坐標

(2)對于未定位的S_n+1行星車位置，先從S_n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S_n+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。

(3)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。

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定位建模過程包括以下步驟：

(1)建立相位時延的模型表達式如下：

phasedelay=phasef1-2πN12πf1]]>