【技术实现步骤摘要】
不规则小天体表面路标观测信息评价优化方法
本专利技术涉及一种不规则小天体表面的深空探测器光学导航路标观测信息的评价优化选取方法，尤其涉及适用于利用陨石坑路标作为观测信息进行深空探测器位置和姿态自主确定的导航系统的评价优化选取方法，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。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，小天体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。基于陨石坑观测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，通过观测的导航路标像素信息进行位置、姿态六自由度状态估计，是基于路标导航的一个关键技术，直接影响...
【技术保护点】
1.不规则小天体表面路标观测信息评价优化方法，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天体表面陨石坑进行检测、提取，对检测、提取到的陨石坑边缘信息拟合得到椭圆方程，并通过形心公式实现陨石坑的定位；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，求取误差不确定性矩阵R；步骤3：利用导航图像中观测的m个陨石坑导航路标的像元坐标x0j和像线坐标y0j，构造观测矩阵H；步骤4：基于误差不确定性矩阵R和观测矩阵H构造评价指标函数J，同时考虑导航路标的观测误差和位置构型分布，优化选取最优导航路标。
【技术特征摘要】
1.不规则小天体表面路标观测信息评价优化方法，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天体表面陨石坑进行检测、提取，对检测、提取到的陨石坑边缘信息拟合得到椭圆方程，并通过形心公式实现陨石坑的定位；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，求取误差不确定性矩阵R；步骤3：利用导航图像中观测的m个陨石坑导航路标的像元坐标x0j和像线坐标y0j，构造观测矩阵H；步骤4：基于误差不确定性矩阵R和观测矩阵H构造评价指标函数J，同时考虑导航路标的观测误差和位置构型分布，优化选取最优导航路标。2.如权利要求1所述的不规则小天体表面路标观测信息评价优化方法，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所述的不规则小天体表面路标观测信息评价优化方法，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天体表面地形图像之后，基于图像处理算法对图像进行陨石坑边缘的检测和提取，则得到小天体表面的陨石坑信息即陨石坑边缘点的像素值；对每一个陨石坑导航路标，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(1)通过形心公式(2)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所述的不规则小天体表面路标观测信息评价优化方法，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个形如公式(1)的椭圆方程，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产生每个陨石坑的误差协方差矩阵K是由步骤1中的形心公式(2)对椭圆方程系数B,C,D,E,F求偏导构成的矩阵；则观测到m个陨石坑导航路标对状态变量的误差不确定性矩阵为R5.如权利要求4所述的不规则小天体表面路标观测信息评价优化方法，其特征在于：步骤3实现方法为，令小天体固联坐标系下，第j个导航路标的位置为ρj＝(Xj,Yj,Zj)T,j＝1,2,...,m，探测器三轴位置坐标为r＝(X,Y,Z)T，三轴姿态为探测器本体坐标系相对目标天体固联坐标系的转换矩阵为Cba，则在探测器本体坐标系下，第j个导航...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱圣英，修义，崔平远，徐瑞，梁子璇，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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