基于隕石坑匹配的月球精確著陸導航方法研究.pdf

1、隕石坑是月表最為顯著的地形特征，將其作為導航陸標有助于提高月球軟著陸導航的精度。本文對基于隕石坑匹配的月球精確著陸導航方法進行了重點研究。主要內(nèi)容包括隕石坑檢測、隕石坑匹配及基于隕石坑匹配的導航。
　　針對導航應用，研究了基于圖像邊緣信息的隕石坑檢測算法，包括邊緣檢測、邊緣篩選、邊緣分組及橢圓擬合。針對算法對成像條件適應性差的問題，引入多尺度自適應高斯濾波降噪算法、以及基于圖像梯度幅值直方圖的自適應Canny邊緣檢測算法，對已有隕

2、石坑檢測算法進行了改進，得到自適應隕石坑檢測算法。真實月表圖像的仿真實驗表明，改進后的檢測算法對不同光照及地形條件下的隕石坑圖像具備了自適應功能，克服了以往算法對成像條件容許能力差的問題。
　　對隕石坑的匹配，利用二次曲線對仿射不變量，研究了基于投票策略的隕石坑匹配算法。針對可能出現(xiàn)的誤匹配及失配情況，提出了基于閉合曲線面積仿射特性的匹配校正算法。利用多幅真實月表圖像進行的實驗結(jié)果表明，隕石坑匹配及校正算法的匹配率達85％以上，誤

3、匹配率小于5%。
　　基于隕石坑匹配的導航方面。首先研究了基于光學測量的相對導航方法，該方法通過光學相機對四個或四個以上位置已知陸標的視線方向矢量進行測量，從而確定探測器的位置及姿態(tài)信息。接著，針對實際應用中光學導航和慣性導航各自的不足，結(jié)合隕石坑的檢測和匹配，研究了基于隕石坑匹配/IMU組合的導航算法。算法通過擴展卡爾曼濾波對光學及慣性測量量進行整合，提高了導航輸出的更新速率；同時，借助光學觀測實現(xiàn)了對速率陀螺漂移偏差的修正，從