[發明專利]基于蒙特卡羅算法的高程圖安全區域搜索方法及系統

有效

• 申請號: 201510979689.1
• 申請日: 2015-12-23
• 公開（公告）號: CN105589997B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 王曉峰;戚會清;胡世萊
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產權代理事務所(普通合伙) 50223
• 代理人: 王玉芝

本發明提供一種基于蒙特卡羅算法的高程圖安全區域搜索方法及系統，其中的方法包括：采用蒙特卡羅算法對獲取的地表等高圖的障礙閥值分割圖和地表高程圖的等高線圖進行仿真，獲取探測器安全著陸預選區域；將地表高程圖轉化為二維二值矩陣，利用蒙特卡羅算法對隨機提取的二維二值矩陣的矩陣元素進行平面擬合，獲取擬合平面斜率；擬合平面斜率的最小值所對應的區域為探測器安全著陸區域，所對應的中心點為探測器安全著陸點；根據安全著陸預選區域、擬合平面斜率獲取的探測器安全著陸區域以及探測器安全著陸的條件，獲取探測器安全著陸的最優區域。利用本發明，能夠解決探測器傳統搜索方法耗時長、遺漏等問題。

技術領域

本發明涉及航空航天技術領域，更為具體地，涉及一種基于蒙特卡羅算法的高程圖安全區域搜索方法及系統。

背景技術

安全區域搜索是一種重要的搜索方法，在航空航天中廣泛應用，特別是在地外天體的探測中更是起到了至關重要的作用，發展成為地外天體探測抽樣返回和載人登陸探測器返回中的一項關鍵技術。但是安全區域搜索很難實現全局的最優，在很大程度上確定的安全區域精度不高、花費的時間較長，增大了著陸的風險。

為解決這些不足，許多的學者提出了各種不同的安全區域搜索方法，目前已有的搜索方法，如：螺旋式搜索和發散式搜索。螺旋式搜索方法的缺點在于只找到了安全著陸區域，并沒有找到全局最優的安全區域，而且花費的時間較長，不利于探測器節省燃料；發散式搜索的缺點在于搜索沒有覆蓋整個區域，容易在矩形的兩條對角線上造成檢測區域遺漏。

因此，本發明提供一種基于蒙特卡羅算法的高程圖安全區域搜索方法及系統解決上述問題。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的是提供一種基于蒙特卡羅算法的高程圖安全區域搜索方法及系統，以解決探測器傳統的搜索方法耗時長、遺漏等問題。

本發明提供一種基于蒙特卡羅算法的高程圖安全區域搜索方法，包括：

對采集的目標天體的地表高程圖進行障礙閥值分割，獲取所述地表高程圖的障礙閥值分割圖，其中，所述地表高程圖采用雙峰法和最大類間方差法進行分割；

對所述地表高程圖進行二值化等高線數值仿真，獲取所述地表高程圖的等高線圖；

采用蒙特卡羅算法對獲取的地表高程圖的障礙閥值分割圖和地表高程圖的等高線圖進行仿真，獲取探測器安全著陸預選區域；

將所述地表高程圖轉化為二維二值矩陣，利用蒙特卡羅算法對隨機提取的所述二維二值矩陣的矩陣元素進行平面擬合，獲取擬合平面斜率；

所述擬合平面斜率的最小值所對應的區域為探測器安全著陸區域，所對應的中心點為探測器安全著陸點；

根據所述探測器安全著陸預選區域、所述擬合平面斜率獲取的探測器安全著陸區域以及探測器安全著陸的條件，獲取探測器安全著陸的最優區域。

本發明還提供一種基于蒙特卡羅算法的高程圖安全區域搜索系統，包括：

障礙閥值分割圖獲取單元，用于對采集的目標天體的地表高程圖進行障礙閥值分割，獲取所述地表高程圖的障礙閥值分割圖，其中，所述地表高程圖采用雙峰法和最大類間方差法進行分割；

等高線圖獲取單元，用于對所述地表高程圖進行二值化等高線數值仿真，獲取所述地表高程圖的等高線圖；

探測器安全著陸預選區域獲取單元，用于采用蒙特卡羅算法對獲取的地表高程圖的障礙閥值分割圖和地表高程圖的等高線圖進行仿真，獲取探測器安全著陸預選區域；

擬合平面斜率獲取單元，用于將所述地表高程圖轉化為二維二值矩陣，利用蒙特卡羅算法對隨機提取的所述二維二值矩陣的矩陣元素進行平面擬合，獲取擬合平面斜率；