本文關鍵詞：行星及行星衛(wèi)星著陸探測自主導航方法研究

  更多相關文章： 行星探測 自主導航 光學導航 特征圖形 圖形匹配 星圖識別算法

【摘要】：導航方法是深空探測領域的重要研究內容。自主光學導航作為近年來新的導航方法得到了廣泛的研究,然而傳統(tǒng)的圖像匹配方法由于計算量過大、效率低,不能很好的適用于飛行器行星及行星衛(wèi)星的導航。本文的主要研究內容為:在傳統(tǒng)圖像匹配的基礎上,結合圖論的相關原理,研究出一種新的適用于飛行器行星及行星衛(wèi)星著陸段導航的光學導航方法。本文對基于特征圖形匹配的光學導航方法研究主要包括兩個方面,分別為基于特征圖形匹配的星圖識別方法和天體表面特征匹配方法。通過星圖匹配實現(xiàn)飛行器姿態(tài)確定,通過天體表面特征匹配確定飛行器位置、速度。特征圖形匹配方法主要包括建立導航星表、圖像預處理、天體表面特征點提取、特征圖形構建以及特征圖形匹配。首先進行星圖預處理,通過內接正方體星表劃分方法構建導航星表,經灰度化、反白、拉伸處理得到星點在圖像坐標系的位置坐標;然后進行天體表面圖片預處理,通過邊緣檢測、邊緣標記和邊緣配對提取天體表面環(huán)形山的中心點。給出特征圖形的構建和匹配方法,利用特征點之間相對距離不變特性,確立特征點之間的連通規(guī)則,解決存在平移、旋轉和放縮等情況下的圖形匹配問題。利用多幅月面真實圖片和星光圖片對特征圖形匹配算法進行仿真測試,仿真結果表明該方法行之有效。以所提出的特征圖形匹配方法為基礎,設計仿真算例對導航方法進行驗證,仿真結果表明,基于特征圖形匹配的光學導航方法可實時確定飛行器的位置、速度、姿態(tài)信息且精度較高,能夠為飛行器行星及行星衛(wèi)星精確著陸提供技術參考。
【關鍵詞】：行星探測 自主導航 光學導航 特征圖形 圖形匹配 星圖識別算法
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V448.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內外的研究現(xiàn)狀及分析10-14
• 1.2.1 深空飛行器自主導航的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢10-11
• 1.2.2 光學導航的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢11-13
• 1.2.3 星圖匹配理論方法的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要研究內容及結構安排14-15
• 第2章 飛行器自主導航模型15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 飛行器動力學模型15-19
• 2.2.1 坐標系定義15-16
• 2.2.2 坐標系的轉換關系16-18
• 2.2.3 軌道動力學18-19
• 2.3 飛行器飛行過程19-21
• 2.4 基于特征圖形匹配的光學自主導航原理21-22
• 2.5 本章小結22-23
• 第3章 特征圖形匹配方法23-52
• 3.1 引言23-24
• 3.2 建立導航星表24-33
• 3.2.1 基本星表的選擇24-25
• 3.2.2 星圖模擬25-27
• 3.2.3 導航星表構建27-33
• 3.3 圖像預處理33-39
• 3.3.1 星圖處理33-35
• 3.3.2 星光信息的提取35-38
• 3.3.3 天體表面圖片處理38-39
• 3.4 天體表面特征點提取39-43
• 3.4.1 邊緣檢測40-41
• 3.4.2 邊緣標記41-42
• 3.4.3 邊緣配對及特征點提取42-43
• 3.5 特征圖形構造及匹配43-51
• 3.5.1 特征圖形構造43-45
• 3.5.2 特征圖形匹配45-47
• 3.5.3 仿真算例及分析47-51
• 3.6 本章小結51-52
• 第4章 基于特征圖形匹配的自主導航解算方法52-68
• 4.1 引言52
• 4.2 基于特征圖形匹配的速度解算52-57
• 4.2.1 速度信息解算52-53
• 4.2.2 信息融合方法53-54
• 4.2.3 速度解算數(shù)學仿真實驗54-57
• 4.3 姿態(tài)解算方法57-61
• 4.3.1 雙矢量定姿原理57
• 4.3.2 多參考矢量的姿態(tài)確定57-59
• 4.3.3 統(tǒng)計估計的基本原理59-60
• 4.3.4 仿真實驗60-61
• 4.4 飛行器著陸段導航解算61-67
• 4.5 本章小結67-68
• 結論68-70
• 參考文獻70-74
• 致謝74

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前4條

1 張廣軍;魏新國;江潔;;一種改進的三角形星圖識別方法[J];航空學報;2006年06期

2 馮軍華;崔祜濤;崔平遠;田陽;;行星表面隕石坑檢測與匹配方法[J];航空學報;2010年09期

3 王杰;曾佐勛;岳宗玉;胡燁;;月球主要構造特征:嫦娥一號月球影像初步研究[J];空間科學學報;2011年04期

4 黃國強;;月球探測器垂直軟著陸4D軌道全局優(yōu)化[J];空間科學學報;2014年03期

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本文編號：990056