火星表面多漫游器协同构建导航地图方法研究.pdf

《火星表面多漫游器协同构建导航地图方法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文火星表面多漫游器协同构建导航地图方法研究REASEARCHONMARSMULTI-ROVERSCOOPERATIVELYCONSTRUCTINGNAVIGATIONALMAPS顾远凌哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：V448.224学校代码：10213国际图书分类号：629.783密级：公开工学硕士学位论文火星表面多漫游器协同构建导航地图方法研究硕士研究生：顾远凌导师：张泽旭教授申请学位：工程硕士学科：航天工程所在单位：飞行器动力学与控制研究所答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V

2、448.224U.D.C:629.783DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMARSMULTI-ROVERSCOOPERATIVELYCONSTRUCTINGNAVIGATIONALMAPSCandidate：GuYuanlingSupervisor：Prof.ZhangZexuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：AerospaceEngineeringAffiliation：SpacecraftDynami

3、csandControlInstituteDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要火星与地球所处的宇宙环境十分相似，对火星开展探测，在寻找地外生命、研究地球大气与磁场演变等方面具有重要意义。利用漫游器对火星进行探测，是人类目前为止最有效的探测火星的手段。然而由于缺少火星表面的导航地图，目前火星漫游器的行进路线主要依靠地面科研人员根据火星漫游器拍摄的图像设计，大大降低了火星漫游器的探测速度。此外，对于

4、某个火星漫游器拍摄的图像，也只用于其自身的定位导航，对后续其它漫游器经过相同区域时的自主导航没有帮助，造成了信息的浪费。针对上述问题，本文提出一种多漫游器协同构建导航地图的方法，主要研究内容如下。首先，研究基于双目视觉的SLAM（SimultaneousLocalizationandMapping，同时定位与地图构建）方法，对单个火星漫游器进行自主定位，并构建火星表面的稀疏特征点地图，该地图可以用于其它漫游器经过相同区域时的自主定位。其次，研究基于词袋模型的重叠区域搜索算法。利用火星漫游器拍摄的图像构建字典，利用字典计算图片的相似性评分，进而利用阈值

5、法抑制较低的相似性评分，以最终寻找到连续多帧的相似图像。第三，研究不同漫游器下的稀疏特征点地图与漫游器位姿协同拼接方法。利用重叠区域拍摄的连续多帧的图片，将不同漫游器构建的稀疏特征点地图以及漫游器的位姿估计拼接，并对结果进行非线性优化。最后，研究面向后续漫游器导航应用的八叉树地图构建方法。利用漫游器位姿估计的结果和漫游器拍摄的双目图像，构建火星表面稠密点云地图，对稠密点云进行优化处理并利用稠密点云地图构建八叉树地图，该地图可以表示空间的占据情况，用于后续漫游器经过相同区域时的自主路径规划。本文对研究内容进行了仿真实验，验证所提出方法的有效性。关键词：

6、火星漫游器；同时定位与地图构建；词袋模型；非线性优化；八叉树地图-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsMarsisverysimilartotheenvironmentinwhichtheEarthislocated，itisofgreatsignificancetoexploreMarsinsearchofextraterrestriallifeandtostudytheevolutionoftheEarth’satmosphereandmagneticfieldsandsoon.TheuseofMarsrovertodetect

7、Marsisthemosteffectivemeansforhumandetectionsofar.However,duetothelackofnavigationalmapsonthesurfaceofMars,thecurrentMarsrover’stravelroutemainlyreliesonthedesignoftheEarth’spersonnelandcannotachieveautonomouspathplanning,whichgreatlyreducesthedetectionspeedoftheMarsrover.Inadd

8、ition,theimagescapturedbytheMarsroverareusedonlyforthe