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基于双目相机的小行星软着陆导航方法及其仿真平台研究

作　者: 崔跃军
导　师: 崔平远
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 飞行器设计
关键词: 软着陆双目视觉相机标定尺度不变特征变换特征匹配
分类号: V448.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 65次
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内容摘要

随着航天科技的发展,人类对地外小行星的探测日益频繁和深入。小行星软着陆技术是小行星探测的一项关键技术。地面站与探测器之间的通信时延,使自主光学导航方式成为小行星着陆过程中重要的导航手段之一。采用双目视觉技术的导航系统具有不依靠测距信息等优点,因此在深空探测领域具有广泛的应用前景。本论文通过对小行星软着陆过程的分析,提出了一种基于双目视觉的软着陆导航方法,并对其进行仿真验证。首先,对基于双目视觉的软着陆导航及其仿真实验平台进行方案设计,并对所提方案进行分析论证,给出一种星表特征点坐标系的建立方法,对各子系统坐标系之间的变换矩阵进行分析与研究。其次,通过对相机透视成像模型的分析,给出一种基于径向排列约束得的摄相机标定方法,并通过设计的靶标图像进行标定精度的仿真实验。再次,开展基于特征点匹配的导航参数估计方法研究。在对图像预处理的基础上,给出一种基于尺度不变特征变换(Scale Invariant Feature Transform, SIFT)的特征点提取与跟踪算法,并通过对检测的左右双目图像特征点的匹配,利用双目测距理论,完成软着陆导航参数的估计。最后,对基于双目相机的软着陆导航方法进行数学仿真,在给定软着陆标称轨迹的条件下,对本文给出的导航参数估计方法进行验证。

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