[發(fā)明專利]一種小天體表面導航特征區(qū)域檢測方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710694263.0 | 申請日： | 2017-08-15 |
| 公開（公告）號： | CN107389072A | 公開（公告）日： | 2017-11-24 |
| 發(fā)明（設計）人： | 朱圣英;張寧;崔平遠;徐瑞;高艾;于正湜 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京理工大學 |
| 主分類號： | G01C21/24 | 分類號： | G01C21/24 |
| 代理公司： | 北京理工正陽知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙)11639 | 代理人： | 唐華 |
| 地址： | 100081 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 天體 表面 導航 特征 區(qū)域 檢測 方法 | ||
本發(fā)明公開的一種小天體表面導航特征區(qū)域檢測方法，屬于深空探測領域。本發(fā)明首先在獲取到小天體的光學導航圖像以后，通過局部閾值分割算法，得到小天體表面的興趣陰影區(qū)域，建立候選導航特征區(qū)域；通過聚類分割，判斷該候選區(qū)域內(nèi)是否存在光亮區(qū)，將不存在光亮區(qū)的候選區(qū)域剔除；在候選導航特征區(qū)域的陰影區(qū)與光亮區(qū)之間提取過渡區(qū)域，計算過渡區(qū)域的約束條件特征參數(shù)，并將滿足約束條件的候選特征區(qū)域篩選出來作為導航特征區(qū)域，生成特征點，對導航特征區(qū)域匹配，從而實現(xiàn)對小天體附近的相對自主光學導航。本發(fā)明要解決的問題是：在目標小天體表面特征匱乏條件下，提供一種導航精度高和算法簡單、計算量小的小天體表面導航特征區(qū)域檢測方法。
技術(shù)領域
本發(fā)明涉及一種自主的小天體表面導航特征區(qū)域檢測方法，尤其涉及一種小天體探測器自主光學導航方法，屬于深空探測領域。
背景技術(shù)
近年來，深空探測任務發(fā)展迅速，小天體探測任務日益增多，探測器飛越、接近、繞飛、著陸目標小天體已經(jīng)成為未來深空探測領域的重要科學任務。由于小天體附近特有的動力學特性以及環(huán)境復雜不確知等原因，因此，對探測器各飛行階段的導航系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。同時，深空小天體探測任務距離遠、通信時延大，傳統(tǒng)的地面深空測控網(wǎng)已經(jīng)無法滿足探測器在小天體附近探測的實時性要求，故而需要探測器本身能夠具備自主導航的條件。目前，由于光學導航相機存在著體積小、質(zhì)量輕、成像精度高、成本低等諸多優(yōu)勢，深空探測器的自主導航操作主要以光學導航為主進行。導航特征的選取檢測直接關(guān)系到探測器進行自主導航時的精度，甚至關(guān)系到整個任務的成功與否，因此選取檢測適合的小天體表面特征進行導航成為當前各國航天科研部門重點發(fā)展的研究方向之一。
在已發(fā)展的小天體光學導航特征檢測方面，在先技術(shù)[1](參見Y.Cheng,A.E.Johnson,L.H.Matthies,and C.F.Olson.Optical landmark detection forspacecraft navigation[C].13th Annual Space Flight Mechanics Meeting,2003.)，美國JPL實驗室的Yang Cheng等人將小天體表面隕石坑作為導航特征，提出了小天體表面隕石坑檢測方法。方法中，首先對小天體表面隕石坑邊緣進行提取，將屬于同一隕石坑的邊緣進行配對，剔除偽邊緣，隨后使用橢圓擬合的方式將正確邊緣進行擬合，從而完成對小天體表面隕石坑的檢測。這種檢測方法只能夠針對標準隕石坑進行檢測，在非規(guī)則隕石坑的檢測方面存在一定的擬合誤差，從而對基于隕石坑特征的導航方案的導航精度造成影響。同時，利用隕石坑檢測方法建立的小天體表面隕石坑數(shù)據(jù)庫也存在一定程度的誤差，在絕對導航過程中造成無法避免的導航誤差。
在先技術(shù)[2](參見N.Rowell,M.N.Dunstan,S.M.Parkes,J.Gil-Fernández,I.Huertas,and S.Salehi.Autonomous visual recognition of known surfacelandmarks for optical navigation around asteroids[J].Aeronautical Journal,vol.119(1220),2015,pp.1193-1222.)，Rowell N.等人提出了小天體表面導航特征點的檢測方法。方法中，首先對小天體表面圖像進行Harris角點提取，以此為基礎建立了小天體特征數(shù)據(jù)庫，重建了小天體形狀。隨后結(jié)合建立的特征點數(shù)據(jù)庫，在探測器飛行過程中，對特征點進行檢測，并與數(shù)據(jù)庫進行匹配，從而實現(xiàn)運動估計。這種導航特征點檢測方法存在著特征點數(shù)量龐大，計算量大和誤匹配率高等問題,不適合在探測器上進行應用。
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