利用SINS/图像匹配组合导航进行火星捕获的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CN102818570B(45)授权公告日(45)授权公告日2015.03.11(21)申请号201210286656.5Estimation”.《PATTERNANALYSISANDMACHINEINTELLIGENCE》.2002,第24卷(第1期),正文(22)申请日2012.08.14第1-17页.(73)专利权人南京航空航天大学陈方等.“惯性组合导航系统中的快速景象匹地址210016江苏省南京市白下区御道街配算法研究”.《宇航学报》.2009,第30卷(第629号期),正文第2312-2313页.(72)发明人冷雪飞赵华姜燕王碧辉张建伟等.“基于直线边缘特征匹配的扩展(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限目标跟踪方法”.《光学学报》.2009,第29卷(第公司3220010期),正文第2827-2828页.代理人艾中兰审查员赵孟丹(51)Int.Cl.G01C21/24(2006.01)(56)对比文件CN101046387A,2007.10.03,CN102168981A,2011.08.31,JP平3-51713A,1991.03.06,Dong-GyuSimetl.“IntegratedPosition权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称利用SINS/图像匹配组合导航进行火星捕获的方法(57)摘要本发明公开一种利用SINS/图像匹配组合导航进行火星捕获的方法，首先利用SINS给出探测器当前的位置和姿态；然后建立SINS/图像匹配组合导航模型，利用图像匹配算法辅助修正SINS的输出结果，给出探测器当前的精确位置和姿态；同时，通过提取和跟踪目标火星轮廓边缘可确定探测器位置变化和姿态变化；并且，利用最优组合滤波算法给出探测器的多信息融合后的状态信息，即对探测器进行导航定位；最后确定探测器入轨的状态，形成控制指令，实现探测器的自主精确捕获。本发明符合深空探测器小型化、高集成化、多功能化发展的趋势。其实时性远优于地面的遥控、遥测，也避免了火星背面的信号盲区，可实现自主智能的目标捕获和确定。CN102818570BCN102818570B权利要求书1/1页1.一种利用SINS/图像匹配组合导航进行火星捕获的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)探测器轨控发动机在近火星段的飞行过程中，直接制动进行火星捕获；(2)根据当前SINS得到的探测器的位置信息，在探测器载计算机中找到预先存储的与探测器当前位置信息相对应的参考图像A；(3)利用探测器载成像传感器实时获取当前火星的实测图像B，并与参考图像A相比较，利用图像匹配算法来确定探测器当前的位置和姿态；(4)利用SINS给出探测器当前的位置和姿态；(5)在步骤(3)和步骤(4)的基础上，利用SINS/图像匹配组合导航算法给出探测器当前的精确位置和姿态；(6)在步骤(5)的基础上，通过提取和跟踪目标火星轮廓边缘来确定探测器与目标天体之间的相对位置、相对速度、相对姿态，即探测器位置的变化和姿态的变化；(7)根据步骤(5)和步骤(6)的输出结果，利用最优组合滤波算法给出探测器的状态信息，即对探测器进行导航定位；(8)在步骤(7)的基础上，确定探测器入轨的状态，形成控制指令，实现探测器的自主精确捕获；其中步骤(6)具体包括如下步骤：(6.1)探测器载成像传感器拍摄一幅当前的火星图像F；(6.2)经过去噪等预处理过程，得到图像G；(6.3)提取图像G中的火星轮廓边缘图像，得到火星轮廓特征图像H；(6.4)提取步骤(3)中实测图像B经预处理后的图像C的火星轮廓边缘图像，得到火星轮廓特征图像I；(6.5)在步骤(3)已经精确获取探测器当前位置、姿态的基础上，匹配图像H和图像I；(6.6)跟踪步骤(6.5)的匹配结果，即匹配边缘轮廓的移动情况，建立并反推出探测器位姿变化，得到探测器在目前阶段中的相对位移和相对姿态变化。2.如权利要求1所述的利用SINS/图像匹配组合导航进行火星捕获的方法，其特征在于步骤(3)具体包括如下步骤：(3.1)探测器载成像传感器拍摄一幅当前的火星实测图像B；(3.2)对图像B进行预处理，得到图像C；(3.3)提取图像C的边缘特征，得到边缘特征二值图D；(3.4)提取参考图像A的边缘特征，得到边缘特征二值图E；(3.5)利用SIFT图像匹配算法，将图像D与图像E进行匹配；(3.6)得到精确的匹配位置，即当前探测器的位置。2CN102818570B说明书1/5页利用SINS/图像匹配组合导航进行火星捕获的方法技术领域[0001]本发明涉及一种可以用于深空探测器进行自主火星捕获的方法，尤其涉及一种利用SINS/图像匹配组合导航技术为深空探测器进行自主火星捕获的方法。背景技术[