[發明專利]火星表面影像非合作目標的定位方法

在審

• 申請號: 201810705980.3
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN109084769A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 張嵬;張偉;李金岳;謝攀;姚紅蓮
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/24
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種火星表面影像非合作目標的定位方法，包括以下步驟：步驟一：由火星探測任務地面應用系統負責，針對特定火星表面目標提出火星表面影像位置定位信息獲取任務；步驟二：考慮器地時延及器地時統因素，通過地面測控系統、VLBI測定軌系統及探測器自主導航系統，以步驟一提出的火星表面目標影像為輸入，完成探測器軌道信息外推數據獲取并開展定位誤差相關分析。本發明進一步提升定位信息精度。

技術領域

本發明火星探測工程領域，具體地，涉及一種火星表面影像非合作目標的定位方法。

背景技術

火星探測工程是當前深空探測領域的重要熱點內容之一。探測任務中科學目標包括對火星表面的影像攝錄要求，探測器配置的火星表面高分辨率相機可實現該目標。同時，為了提高火星表面信息定量描述，增大測繪信息量，對影像進行分析以獲得影像內火星表面目標定位信息，對于探測任務科學及工程均有重要意義。

相比于地球表面影像目標定位，火星表面目標均為非合作目標，先驗信息有限，目標信息基準的獲得存在困難，由于器地時延及測定軌周期的存在，定位信息確定的周期相應變長，在測量精度上也對各測量相關系統性能表現提高了要求。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種火星表面影像非合作目標的定位方法，其是基于火星探測器高分辨率相機所獲得的影像信息，借助探測器自主特性及器地大回路測控手段，綜合考慮探測器高分辨率相機影像信息、探測器定位信息、探測器姿態信息、火星表面目標高程信息、探測器高分辨率相機影像時標信息、安裝位置傳遞信息等多元信息進行融合，在無控點情況下對火星表面目標的定位方案。

根據本發明的一個方面，提供一種火星表面影像非合作目標的定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：由火星探測任務地面應用系統負責，針對特定火星表面目標提出火星表面影像位置定位信息獲取任務，根據高分辨率相機所獲影像信息劃定目標區域；

步驟二：根據步驟一所劃定區域，在考慮火星表面曲率影響的基礎上，對高分辨率相機所獲影像信息進行火星表面像元分辨率校正分析，以器下點為參考點對目標點進行像元計數統計；

步驟三：考慮器地時延及器地時統因素，通過地面測控系統、VLBI測定軌系統及探測器自主導航系統，結合地面天文系統及星力系統，以步驟一提出的火星表面目標影像為輸入，完成對探測器定位信息的坐標系轉換；

步驟四：在火星慣性系下對探測器位置信息進行建模，從徑向、切向和法向三個方向描述探測器定位誤差對火星表面影響非合作目標的定位影響；

步驟五：根據探測器GNC分系統，結合測定軌信息及高分辨率相機視軸特性，通過建模完成高分辨率相機成像時刻探測器三軸姿態信息提取，并分析姿態誤差對目標定位的影響；

步驟六：考慮探測器在軌運行過程中，高分辨率相機所采用的推掃成像方式，以推掃行為單位分析時標精度，獲得因時間同步性誤差而帶來的火星表面非合作目標定位誤差；

步驟七：考慮高分辨相機光學系統離軸前視角存在的可能性，相機視軸將不與器下點重合，所觀察到目標的時刻相對于器下點將發生變化，對高于或低于火星表面參考面的火星表面非合作目標，建模分析該高程測量誤差對非合作目標的定位誤差；

步驟八：針對無活動部件的高分辨率相機，其視軸測量精度會影響圖像定位精度，該項誤差由地面進行標定，高分辨率相機與整器及姿態測量部件間傳遞的測量殘差可控；

步驟九：探測器發射主動段環境以及在軌環境將使探測器結構產生隨機性形變，影響火星表面目標定位精度，如微重力狀態、大氣傳輸路徑的不確定性、在軌熱變形及探測器自身變化的不確定性因素；