一种融合相机和激光雷达的小天体旋转参数估计方法技术

本发明专利技术公开了一种融合相机和激光雷达的小天体旋转参数估计方法，包括以下步骤：定义坐标系，建立融合相机和激光雷达测量模型，定义观测分块矩阵，通过分块矩阵融合多种观测信息，实现小天体旋转参数估计。本发明专利技术通过引入特征点深度信息，提高小天体自旋参数估计精度，同时解算出小天体相对于探测器的位置和速度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种融合相机和激光雷达的小天体旋转参数估计方法


[0001]本专利技术属于深空探测
，适用于暗弱环境下的小天体旋转参数估计方法。

技术介绍

[0002]为了使探测器能够安全地到达目标天体，需要确定小天体的自旋角速度、自旋轴方向以及小天体运动状态，研究一种稳定且准确的小天体运动状态估计方法是十分必要的。
[0003]在探测器着陆过程中，图像和距离信息是获得小天体旋转参数的重要来源。采用相机进行测量的成本低、分辨率高、范围广，且已有很多被证实的小天体旋转参数估计方法，然而相机对光照条件要求高，在复杂的深空环境中难以鲁棒地估计小天体运动状态。3D点云作为一种距离信息可以被激光雷达获取，且对光照条件不敏感，但其采集的点云分辨率低，会影响点云配准的精度。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提出一种融合相机和激光雷达的小天体旋转参数估计方法。本专利技术融合相机和激光雷达可有效克服二者弊端进而实现对小天体运动状态的鲁棒估计。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：r/>[0006]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种融合相机和激光雷达的小天体旋转参数估计方法，其特征在于，包括如下步骤：S.：定义坐标系，建立小天体与探测器相对运动模型，建立状态方程；将图像特征点与其深度信息作为滤波器的观测量，设计联合相机和激光雷达观测方程；S2：定义观测分块矩阵，通过分块矩阵融合多种观测信息，实现小天体旋转参数估计。2.根据权利要求.所述的方法，其特征在于：所述步骤.中，滤波器的状态方程为式中，r和v为在坐标系O
C
‑
X
C
Y
C
Z
C
中探测器相对于小天的位置和运动速度；q
B/C
为小天体质心相对于探测器质心的姿态四元数；ω表示小天体坐标三轴的角速度矢量；图像特征点在小天体质心坐标系O
B
‑
X
B
Y
B
Z
B
中的空间坐标表示为x
p
。3.根据权利要求.所述的方法，其特征在于：所述步骤.中，在探测器着陆过程中，单目相机获取导航图像；激光雷达获取特征点深度信息，将激光点云投影到像平面上，建立图像特征点与特征点深度信息的匹配关系；假设第i个特征点的相机测量量为式中，[u
i v
i
]为特征点像素坐标，为特征点在相机坐标系下的三维坐标，f为相机焦距；第j个特征点的激光雷达测量量为式中，γ
j
为第j个特征点相对于探测器的距离，r
B
为探测器相对于小天体质心的位置矢量；为特征点相对于小天体质心的位置矢量。根据式(2)可得相机的观测方程如公式(5)所示式中，r
ij

【专利技术属性】
技术研发人员：邵巍，陈友，李帅，娄娇娇，黄浩，刘延杰，姚文龙，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：