月面大间距模式下月球车的视觉定位研究

月球车的导航定位是我国嫦娥二期的重要发展方向。月球车的导航定位问题十分重要，这一方面是月球车路径规划和安全导航的需要，另一方面也是月面目标科学考察定位的需要。在考察过程中，大间距行进是月球车主要行走模式之一。对于月球车的月面导航定位多采用计算机视觉的方法来实现。采用视觉定位实现月球车在大间距行进模式下的定位，目前在相邻停泊点间立体像对间的同名点自动匹配及定位模型的快速精确解算等方面存有问题。本项目针对现有方法中，月球车大间距行进模式下不足的问题，研究同一停泊位置下立体图像对将间的特征的提取和匹配，相邻停泊位置间的立体图像对间的匹配，定位模型的快速解算等方面的问题，获得具有很好鲁棒性的自动匹配方法和快速定位计算方法，实现大间距行进模式下月球车在月面的精确快速导航定位。期望的相对定位优于1%级，达到世界先进水平。

项目名称 月面大间距模式下月球车的视觉定位研究.项目类别 青年基金.申请代码 F030301.项目负责人 王保丰.负责人技术职称 高级工程师.依托单位 北京航天飞行控制中心.资助年限 01/01/2012-01/01/2015.资助经费 25（万元）.中文摘要：.在月球探测任务中，月球车的导航定位在任务实施过程中至关重要。其一方面的应用是路线设计和安全导航；另一方面是为月球目标（如陨石坑等）的科学考察提供定位数据。月球车的导航定位是月球车探测的基础，关系任务成败。本项目以解决月球车在大间距行进模式下视觉导航定位为目标，开展了以下三个专题的研究：（1）同位置立体像对间特征点的提取和匹配；（2）相邻位置两组立体像对间同名点的提取和匹配；（3）光束法定位模型中大型误差方程的快速计算。以这些研究为基础，进一步开展了：（1）基于嫦娥一号与嫦娥二号卫星图像的着陆区三维制图研究；（2）“视觉测程法”月球车定位技术研究；（3）“光束法”进行月球车定位研究。利用本项目成果对北京中心组织的嫦娥三号任务巡视器遥操作内场联试试验图像进行了视觉测程法定位实验，像对导航定位精度优于1%，视觉测程法定位进程在10米内的精度优于4%，得到了充分的验证。在本项目研究过程中，已发表论文33篇，其中被EI检索3篇，出版丛书1本，申请专利6项。