一种基于立体导航影像的巡视器定位方法技术

一种基于立体导航影像的巡视器定位方法，属于深空探测技术领域，包括：获取左导航影像和右导航影像；定义坐标系；提取同名像点及对应的月面点坐标；计算右导航影像摄影中心的坐标；提取导航相机焦距f，计算R俯和R偏；按照最小二乘求解公式计算左导航影像摄影中心坐标；计算巡视器质心坐标完成巡视器定位；本发明专利技术仅有两对匹配特征点即可完成定位，匹配特征点极少的情况下也能完成定位，增加了方法的适用情况；只获取左导航相机的位置即可得到右导航相机的位置以及巡视器位置；起算数据不存在IMU和里程计等传感器的数据，因此不存在累积误差，克服了定位误差累积增大的缺点，增加了定位方法的适用性。

A navigator positioning method based on stereo navigation image

A rover localization method based on stereo image navigation, which belongs to the field of deep space exploration technology, including obtaining the left and right image navigation navigation image; definition of coordinates; extracting corresponding image points and the corresponding surface coordinates; coordinate calculation right navigation imaging center; extract the navigation camera focal length of F, R and calculation R and partial; calculation of left navigation imaging center coordinates according to formula of least squares; calculating centroid coordinates to complete the inspection inspections for positioning; the invention is only two of matching feature points can be completed, can complete the positioning, positioning feature points in rare cases, increase the applicability of the method; only get the position left navigation camera get the right navigation camera position and rover position; IMU and odometer sensor data are the initial data, so there is no cumulative error It overcomes the shortcomings of accumulated error of location error and improves the applicability of the positioning method.

【技术实现步骤摘要】
一种基于立体导航影像的巡视器定位方法
本专利技术属于深空探测
，具体涉及一种基于立体导航影像的巡视器定位方法。
技术介绍
巡视器的高精度导航定位技术是深空探测领域中的关键技术之一，高精度的定位结果不仅可以确保巡视器的安全，而且可以使巡视器与地面控制系统通信时具有较好的指向角度，进而为实现资源勘查等科学考察任务提供基础。目前基于摄影测量的巡视器定位方法研究现状如下：石德乐等(2006)提出了以着陆器为基站，采用立体视觉测量和彩色图像分割技术进行跟踪测量的月面巡视探测器定位方法，对惯导系统加里程计的定位方法进行修正，减小月面巡视器的计算工作量，但是由于里程计的误差，导致该方法实际应用受到限制。刘传凯等(2014)提出了一种基于拼接图像的巡视器定位方法，首先将多幅导航影像进行拼接，然后通过特征匹配得到大量的匹配点，最终通过光束法平差完成巡视器定位。马友青等(2014)提出了基于LM法的光束法平差巡视器导航定位，利用LM算法代替牛顿迭代法完成光束法求解过程。王保丰等(2014)提出了一种基于计算机视觉的定位方法，将SIFT匹配、相关系数匹配、最小二乘匹配和光束法平差等多项技术融合，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于立体导航影像的巡视器定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：获取左导航相机和右导航相机同时拍摄的一对立体导航影像即左导航影像和右导航影像；步骤2：分别定义着陆器当地铅垂坐标系、巡视器零位坐标系、左像平面直角坐标系、右像平面直角坐标系和像空间直角坐标系；步骤3：从左导航影像和右导航影像中提取同名像点的坐标，并根据导航相机标定的畸变参数对像点坐标进行误差纠正，得到左导航影像中同名像点在左像平面直角坐标系下的坐标[(xl1,yl1),(xl2,yl2),…，(xli,yli)，…，(xln,yln)]和右导航影像中同名像点在右像平面直角坐标系下的坐标[(xr1,yr1),(xr2,yr2...

【技术特征摘要】
1.一种基于立体导航影像的巡视器定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：获取左导航相机和右导航相机同时拍摄的一对立体导航影像即左导航影像和右导航影像；步骤2：分别定义着陆器当地铅垂坐标系、巡视器零位坐标系、左像平面直角坐标系、右像平面直角坐标系和像空间直角坐标系；步骤3：从左导航影像和右导航影像中提取同名像点的坐标，并根据导航相机标定的畸变参数对像点坐标进行误差纠正，得到左导航影像中同名像点在左像平面直角坐标系下的坐标[(xl1,yl1),(xl2,yl2),…，(xli,yli)，…，(xln,yln)]和右导航影像中同名像点在右像平面直角坐标系下的坐标[(xr1,yr1),(xr2,yr2),…,(xri,yri),…,(xrn,yrn)]，其中，i＝1,2,…,n，n为同名像点对数；步骤4：从着陆区DOM及着陆区数字高程模型DEM中提取同名像点对应的月面点在着陆器当地铅垂坐标系下坐标[(XA1,YA1,ZA1),(XA2,YA2,ZA2),…，(XAi,YAi,ZAi),…，(XAn,YAn,ZAn)]；步骤5：根据巡视器初始状态以及左右导航相机安装位置计算在左导航影像的像空间直角坐标系下右导航影像摄影中心的坐标(lx,ly,lz)；步骤6：提取导航相机焦距f，并根据巡视器俯仰角度和偏航角度分别计算R俯和R偏；步骤7：计算左导航影像摄影中心在着陆器当地铅垂坐标系下坐标(XS1，YS1，ZS1)及像空间直角坐标系到着陆器当地铅垂坐标系三个轴的旋转角步骤8：根据巡视器零位时刻相对于巡视器零位坐标系原点在三个坐标轴方向的偏移量(ΔX，ΔY，ΔZ)、旋转角R俯、R偏、左导航相机与巡视器零位坐标系原点之间的偏移量(OX，OY，OZ)及左导航影像摄影中心(XS1，YS1，ZS1)，计算巡视器质心在着陆器当地铅垂坐标系下坐标(XC，YC，ZC)，完成巡视器定位。2.根据权利要求1所述的基于立体导航影像的巡视器定位方法，其特征在于，所述步骤7具体方法为：按照最小二乘求解公式X＝(ATA)-1ATL，计算左导航影像摄影中心在着陆器当地铅垂坐标系下坐标(XS1,YS1,ZS1)及像空间辅助坐标系到着陆器当地铅垂坐标系三个轴的旋转角其中：

【专利技术属性】
技术研发人员：徐辛超，王丽英，徐爱功，徐宗秋，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21