【技术实现步骤摘要】
一种基于序列图像的软着陆高精度避障方法
本专利技术涉及一种基于序列图像的软着陆高精度避障方法,属于航天器制导、导航与控制
本专利技术是火星着陆过程制导与控制领域的关键技术,可以应用于各类地外天体的软着陆探测任务,具有广泛的应用价值和市场前景。
技术介绍
高精度避障是保证火星安全着陆的关键技术。相比嫦娥系列月球软着陆动力下降过程,火星EDL过程角速度和加速度动态变化范围大,需要采用大量程的惯性敏感器,这就导致惯导外推误差飘散较快,此时采用嫦娥系列月球软着陆的避障方法难以满足避障精度要求,因此,需要在继承嫦娥系列月球软着陆避障方法的基础上,设计新的高精度避障方法。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是:针对火星动力下降过程大导航误差情况下高精度避障的新需求,提出了一种基于序列图像的软着陆高精度避障方法。本专利技术解决技术的方案是:一种基于序列图像的软着陆高精度避障方法,该方法的步骤包括:在下降图像中找到安全着陆点位置;根据安全着陆点在下降图像中的位置计算安全着陆点在成像时刻着陆器本体系下的方向矢量;在下一幅下降图像还未获取期间,安全着陆点在当前时刻着陆器本体系下的位置和速度通过惯导外推着陆器位置和速度变化获取;否则根据上一幅下降图像和当前获取的下降图像中安全着陆点方向矢量结合测速敏感器和IMU测量计算安全着陆点在当前成像时刻着陆器本体系下的位置和速度;根据安全着陆点在当前成像时刻着陆器本体系下的位置和速度确定着陆器本体下控制指令,按照该控制指令进行控 ...
【技术保护点】
1.一种基于序列图像的软着陆高精度避障方法,其特征在于该方法的步骤包括:/n在下降图像中找到安全着陆点位置;/n根据安全着陆点在下降图像中的位置计算安全着陆点在成像时刻着陆器本体系下的方向矢量;/n在下一幅下降图像还未获取期间,安全着陆点在当前时刻着陆器本体系下的位置和速度通过惯导外推着陆器位置和速度变化获取;否则根据上一幅下降图像和当前获取的下降图像中安全着陆点方向矢量结合测速敏感器和IMU测量计算安全着陆点在当前成像时刻着陆器本体系下的位置和速度;/n根据安全着陆点在当前成像时刻着陆器本体系下的位置和速度确定着陆器本体下控制指令,按照该控制指令进行控制完成避障。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于序列图像的软着陆高精度避障方法,其特征在于该方法的步骤包括:
在下降图像中找到安全着陆点位置;
根据安全着陆点在下降图像中的位置计算安全着陆点在成像时刻着陆器本体系下的方向矢量;
在下一幅下降图像还未获取期间,安全着陆点在当前时刻着陆器本体系下的位置和速度通过惯导外推着陆器位置和速度变化获取;否则根据上一幅下降图像和当前获取的下降图像中安全着陆点方向矢量结合测速敏感器和IMU测量计算安全着陆点在当前成像时刻着陆器本体系下的位置和速度;
根据安全着陆点在当前成像时刻着陆器本体系下的位置和速度确定着陆器本体下控制指令,按照该控制指令进行控制完成避障。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:在第一幅下降图像中利用障碍识别的方式找到安全着陆点,通过与前一幅下降图像进行匹配获取安全着陆点在后续下降图像中的像元像线位置。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:通过下述方式在第一幅下降图像中找到安全着陆点:
(1)对下降图像进行处理获取图像的灰度值,通过直方图分析和K均值聚类算法识别出灰度图像中过亮、过暗和纹理障碍,获得下降图像的障碍二值图;
(2)将下降图像的障碍二值图按像素点划分为网格,从图像中心网格开始按逆时针螺旋搜索,计算每个网格到距其最近的障碍网格之间的距离作为该网格的安全半径,当找到安全半径符合安全着陆要求的网格时停止搜索,将该网格对应的像素点作为安全着陆点;
若下降图像中未能找到完全满足安全着陆要求的网格时,则选择安全半径最大的网格对应的像素点作为安全着陆点。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述的匹配通过下述方式实现:
S1、利用SURF特征检测算法检测提取第i幅下降图像中安全着陆点附近特征点,从所提取特征点中选取4个与安全着陆点组成特征点集,且要求该特征点集中任意3个特征点均不共线;
S2、利用SURF算法检测提取第i+1幅图像中特征点,通过与第i幅图像匹配获取选定的4个特征点在第i+1幅图像中的位置;
S3、根据射影几何交比不变定理利用选定的4个特征点在第i和i+1幅图像中的位置以及安全着陆点在第i幅图像中的位置计算得到安全着陆点在第i+1幅图像中的位置。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:下降图像的拍摄规则按下述方式进行:
根据着陆器器上计算能力以及IMU性能和避障精度要求共同确定下降图像的拍摄间隔;假设着陆器自主完成下降图像安全着陆点...
【专利技术属性】
技术研发人员:徐超,黄翔宇,李茂登,郭敏文,魏春岭,张晓文,胡锦昌,王晓磊,
申请(专利权)人:北京控制工程研究所,
类型:发明
国别省市:北京;11
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