摘要：为嫦娥五号探测器表取采样封装任务提供地形信息,本文提出了基于立体监视相机图像的高精度地形重建方法.首先阐述了基于立体监视相机图像的高精度地形重建流程,然后分析了重建点云精度的影响因素.将实验场内位于机械臂根部坐标系下的实测点云作为基准,并假设图像重建点云与实测点云仅存在缩放、平移和旋转的固定转换关系,创新性地提出了粗配准与精配准相结合的点云几何配准方法,以实现图像地形重建精度的进一步提高.最后,通过我国嫦娥五号探测器的表取采样封装试验,验证了上述假设的合理性,本文提出的方法具有较高的点云重建精度(图像重建点云与实测点云的平均距离小于6.0 mm;方差数值低于13.0 mm)和应用稳定性,降低了地形重建环节中各种因素对点云的综合影响程度,将进一步运用在嫦娥五号探测器在轨采样封装任务中.

摘要：嫦娥五号是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器。为了确保采样封装任务的定位精度,需要对采样封装任务进行高精度的整体几何检校。本文提出了附有立体约束和机械臂运动约束条件的联合平差检校模型。经过内场试验验证本文提出的检校方法具有较高的精度。在模拟采样试验中能够获得5.118 mm的平均定位误差,在月面采样任务中能够获得4.745 mm的平均定位误差。有效保障了嫦娥五号探测器精准地完成月面自动采样封装任务。

摘要：祝融号火星车在火星表面巡视移动3个月周期内,火星车精准定位与摄站周围精细地形重建是一项非常重要的任务,可为后续的路径规划、机构运动和科学探测提供基础信息.利用摄站点间具有重叠区域的立体地形导航全景相机图像,采用图像区域网平差模型实现火星车的连续相对定位,可有效地降低车轮滑移和惯导系统误差累计对定位精度的影响.同时,根据单个摄站的立体地形导航全景相机序列图像,采用闭合区域网平差模型和立体匹配技术实现数字高程模型(digital elevation model,DEM)和数字正射影像图(digital orthophoto map,DOM)的制作.依据祝融号火星车的地面实验,视觉定位精度优于2%,3 m内的地形重建精度优于5 mm,并有效支持祝融号火星车高精度视觉定位、地形重建、快速全局定位、在轨驶离、路径规划、科学目标点位置测量等在轨任务.

摘要：为实现天问一号着陆点快速精确定位,规划火星车行驶路径,并将火星车后续数据纳入统一的地理坐标系,本研究利用着陆初期有限数据(天问一号环绕器获取的遥感影像、一幅悬停避障缓速下降阶段的GNC(guidance,navigation and control)避障敏感器拍摄的降落影像和导航相机在着陆平台的环拍立体像对)完成定位任务.首先,通过导航相机的环拍影像生成着陆点周围陨石坑、沙丘、火山口、山梁之间的拓扑关系.然后,以根据环绕器的遥感影像生成的数字正射影像图(digital orthophoto map,DOM)为底图,将导航相机生成的陨石坑、沙丘、火山口、山梁之间的拓扑关系与底图预着陆区的陨石坑、沙丘、火山口、山梁之间的拓扑关系进行模糊匹配,以确定疑似着陆点,并结合降落影像在疑似着陆点中确定着陆点的粗略位置.最后,根据导航相机影像多像空间后方交会解算着陆点的精确位置为109.925°E,25.066°N.

摘要：巡视器导航相机在发射前已完成标定,但在飞抵行星表面开展工作前需经过长时间飞行,其间受到的外力可能导致相机参数发生变化,所以在着陆后需要对导航双目相机重新标定。本文首先介绍了以太阳能电池板为标定板,然后通过Hough变换、聚类思想和最小二乘直线拟合法提取出电池板格网线,根据直线参数重新标定导航双目相机外参的标定方法,最后进行了两项试验。试验1以嫦娥4号影像进行格网线提取试验,并与传统的Hough变换直线提取结果进行比较,本文提取方法更准确;试验2以模拟直线参数进行双目相机外参标定试验,结果说明解算精度较高,方法可行有效。但该相机标定方法将相机内参作为已知值,并单独解算左、右相机外参,下一步将继续研究相机内、外参同时标定的方法和双目相机一步标定的方法。

摘要：针对嫦娥五号探测器采样区视觉信息支持的需求和研制过程中的工程约束,提出了一种采样区快速视觉测量技术,研究内容包括时空受限条件下的相机标定、适应月面弱纹理的密集匹配以及AIT(总装、集成及测试)场景下的测量精度地面验证。最终在轨实现了1s内对采样区地形的快速三维重建,并对采样区景物完成了测量,证明了该视觉测量技术的有效性。

摘要：“祝融号”是我国首个成功在火星表面开展巡视探测的火星车。为了确保火星车遥操作任务精准的实施,需要对立体视觉系统实施自检校。本文提出了附有立体约束和桅杆机构运动约束的联合平差自检校模型。经过模拟试验证明本文提出的自检校方法具有较高的视觉定位精度。在火星真实试验中,获得检核点中误差的平均值为12.3 mm。有效保障了“祝融号”火星车精准地完成遥操作任务。