小行星表面光学导航路标评价选取方法技术

本发明专利技术公开的小行星表面光学导航路标评价选取方法，特别适用于利用陨石坑作为路标进行深空探测器位置和姿态自主确定的导航系统，属于自主导航领域。本发明专利技术实现方法为：在导航相机图像中利用图像处理算法检测和提取小行星表面陨石坑信息；对检测提取的陨石坑信息进行椭圆拟合与陨石坑中心定位。利用拟合的椭圆方程，根据不确定性传播特性，求取陨石坑的误差协方差矩阵

Evaluation and Selection Method of Optical Navigation Landmarks on Asteroid Surface

The method for evaluating and selecting optical navigation landmarks on the surface of asteroids disclosed by the invention is particularly suitable for the navigation system that uses meteorite craters as landmarks to independently determine the position and attitude of deep space detectors, and belongs to the field of autonomous navigation. The invention realizes the following methods: detecting and extracting meteorite crater information on asteroid surface by image processing algorithm in navigation camera image; fitting ellipse of meteorite crater information detected and extracted and locating the center of meteorite crater. The error covariance matrix of the crater is obtained by using the fitting elliptic equation and the propagation characteristics of uncertainty.

【技术实现步骤摘要】
小行星表面光学导航路标评价选取方法
本专利技术涉及一种不规则小行星表面的深空探测器光学导航路标的评价选取方法，特别适用于利用陨石坑作为路标进行深空探测器位置和姿态自主确定的导航系统，属于自主导航领域。
技术介绍
近目标天体飞行将是未来深空探测最核心的任务之一，深空探测航行距离远、时间长，传统的测控方式存在较大的通信延迟。另外，深空动力学环境复杂，采用传统的基于地面遥控的导航、控制模式已无法满足实现高精度探测的需要，这要求探测器必须具有自主导航功能。传统的惯性导航虽不需要地面深空测控网的支持，但是星载惯性器件在使用过程中存在不同程度的零漂误差、随机误差以及计算误差积累，无法满足深空探测的精确导航任务要求。随着计算机硬件技术的突破和光学敏感器件的发展，使得基于星载计算机和光学导航相机的自主光学导航方法成为研究热点。其中，小行星表面存在着大量的陨石坑形貌特征作为天然地理地形路标，具有较高的可见性与可分辨性，无需探测器额外携带路标载荷，有效减少任务复杂度，应用前景广泛。基于陨石坑光学信息作为导航路标的深空探测器自主导航方法已成为目前研究热点，其中，如何在众多的导航路标中选取合适的路标以便达到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.小行星表面光学导航路标评价选取方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤1：在导航相机图像中利用图像处理算法对小行星表面陨石坑进行检测、提取、拟合与定位，得到拟合的椭圆方程；步骤2：利用步骤1中拟合的椭圆方程，根据误差不确定性传播特性，求取误差协方差矩阵

【技术特征摘要】
1.小行星表面光学导航路标评价选取方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤1：在导航相机图像中利用图像处理算法对小行星表面陨石坑进行检测、提取、拟合与定位，得到拟合的椭圆方程；步骤2：利用步骤1中拟合的椭圆方程，根据误差不确定性传播特性，求取误差协方差矩阵步骤3：利用误差协方差矩阵求取每个陨石坑的误差椭圆，用误差椭圆长短半轴a和b来评价陨石坑导航路标的观测不确定性；步骤4：比较不同陨石坑的评价参数a和b以选取最优的陨石坑导航路标，提高深空探测器导航路标选取的精确性。2.如权利要求1所述的小行星表面光学导航路标评价选取方法，其特征在于：还包括步骤5，基于步骤4选取的最优陨石坑导航路标确定深空探测器的位置姿态，从而提高深空探测器位置姿态的导航精度。3.如权利要求1或2所述的小行星表面光学导航路标评价选取方法，其特征在于：步骤1实现方法为，读取光学相机拍摄到的目标行星表面地形图像之后，基于图像处理算法对图像进行陨石坑边缘的检测和提取，则得到小行星表面的陨石坑信息即陨石坑边缘点的像素值；当观测陨石坑边界点不少于五个时，通过椭圆拟合算法确定陨石坑拟合椭圆方程的系数B,C,D,E,F，进而得到陨石坑边缘的拟合椭圆方程为x2+2Bxy+Cy2+2Dx+2Ey+F＝0；通过形心公式确定拟合椭圆的中心O(x0,y0)，实现陨石坑的定位。4.如权利要求3所述的小行星表面光学导航路标评价选取方法，其特征在于：步骤2实现方法为，对每一个陨石坑导航路标，对n个边缘点写出n个椭圆方程，通过观测误差V求得椭圆方程系数的协方差矩阵P，根据协方差传播律，由椭圆方程系数的协方差矩阵P产生每个陨石坑的观测误差协方差矩阵H是由步骤1中的形心公式对椭圆方程系数B,C,D,E,F求偏导构成的矩阵；5.如权利要求4所述的小行星表面光学导航路标评价选取方法，其特征在于：步骤2具体实现方法为，对每个陨石坑导航路标，存在n...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱圣英，修义，崔平远，徐瑞，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11