应用灰度特征的行星陨石坑自主检测方法与着陆导航研究.pdf

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1、第35卷第8期宇航学报Vo1．35No．82014年8月JournalofAstronauticsAugust2014应用灰度特征的行星陨石坑自主检测方法与着陆导航研究陈建清，朱圣英，崔祜涛，崔平远'’(1．哈尔滨工业大学深空探测基础研究中心，哈尔滨150080；2．北京理工大学宇航学院，北京1000813．飞行器动力学与控制教育部重点实验室，北京100081)摘要：针对陨石坑阴影不明显的行星着陆导航图像，提出了基于图像灰度值特征的陨石坑自主检测方法，通过兴趣区快速确定陨石坑边缘分布，解决了一般陨石坑检测方

2、法对图像太阳高度角的依赖问题。利用检测出的陨石坑视线信息，采用非线性预测滤波方法估计着陆器着陆阶段的位置和姿态；鉴于视觉着陆导航对照了场景状况的高度依赖性，提出了一种利用分形理论和相邻点分级方法的天体随机地景建模方法。最后验证了所提方法的有效性。关键词：陨石坑自主检测；灰度特征；精确着陆；自主光学导航；地景建模中图分类号：V448．224文献标识码：A文章编号：1000—1328(2014)08-0908-08DoI：10．3873／j．issn．1000—1328．2014．08．007Automated

3、CraterDetectionMethodUsingGrayValueFeaturesandPlanetLandingNavigationResearchCHENJian．qing，ZHUSheng．yingz’。，CU[Hu．tao，CUIPing—yuan’，(1．DeepSpaceExplorationResearchCenter，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150080，China；2．SchoolofAerospaceEngineering，BeijingI

4、nstituteofTechnology，Beijing100081，China；3．KeyLaboratoryofDynamicsandControlofFlightVehicle，MinistryofEducation，Beijing100081，China)Abstract：Anautonomouscraterdetectionmethodbasedontheimageayvaluefeatureisproposedinthispaper．Inthismethod，regionofinterest(R

5、OI)isusedtoidentifycrater’Sedgedistributionfromrealplanetlandingnavigationimagesconveniently，thusavoidingdependenceofimageonsolarelevation．Thenanalgorithmfordeterminingbothvehicleattitudeandpositionbyuseofthenonlinearpredictivefilterisalsodescribed．Conside

6、ringthatlandingterrainplaysasignificantroleincelestialbodylandingnavigation，amethodofterrainmapsimulationisproposed．Bysortingsurfacepointsintolevels，newpointscompletelydependontheirhigher—levelneighborsaccordingtothefractaltheory．Acelestialbodyrandomterrai

7、nmapmodelingmethodisproposed．Finallythepaperpresentsthevalidationofthealgorithmsintheend．Keywords：Automatedcraterdetection；Grayvaluefeatures；Preciselanding；Autonomousopticalnavigation；Terainmapmodeling视觉信息测量实现着陆器位置和姿态等信息的确定0引言将变得非常重要。陨石坑作为行星表面最常见的地深空探测器从行星

8、绕飞轨道进入动力下降轨形特征之一，可作为导航陆标对其进行跟踪以实现道，从天体表面获取的视觉信息将越来越丰富，通过着陆器的运动状态估计。收稿日期：2013-05-06；修回日期：2013-07-22基金项目：国家重点基础研究发展计划(2012CB720000)；国家自然科学基金(60874094)；高等学校博士学科点专项科研基金(2Oll11011100011第8期陈建清等：应用灰度特征的行星陨石坑自主检测方法与着