發(fā)布時間：2024-06-08 04:47

　　中國探月工程明確指出未來要建立月球基地、發(fā)展太空工業(yè)。大規(guī)模的月球基地建設(shè)要求月面移動艙的探測區(qū)域由著陸區(qū)附近的小范圍探測向遠(yuǎn)距離大尺度探測轉(zhuǎn)變。受現(xiàn)有月面高程圖分辨率不足的制約,難以保障月面移動艙具有較高精度的運動規(guī)劃能力,故對月面移動艙在大尺度未知復(fù)雜環(huán)境中僅基于有限傳感資源實現(xiàn)高精度定位提出了嚴(yán)苛的要求。隨著月面移動艙移動范圍的擴大,經(jīng)過的地形環(huán)境復(fù)雜多樣,相比于紋理較高的環(huán)形山環(huán)境,在低紋理環(huán)境下移動艙的感知系統(tǒng)存在如下難點:(1)可提取的視覺特征點少,數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)低;(2)特征點描述子相似度高,誤匹配嚴(yán)重。這些都直接導(dǎo)致了定位精度不足。故本文為提高低紋理環(huán)境下月面移動艙的定位精度,提出了一種高精度視覺-慣性定位方法,為月面移動艙的精確探測提供一種定位方案。針對低紋理環(huán)境下特征點提取不足的難點,本文在定位系統(tǒng)視覺前端加入直線特征。首先利用線段檢測器(Line Segment Detector,LSD)提取低紋理環(huán)境下的直線特征,其次生成二進(jìn)制線帶描述子(Line Band Descriptor,LBD),進(jìn)行最近鄰匹配,并用幾何約束刪除錯誤匹配。最后用普呂克坐標(biāo)對直線特征進(jìn)行參數(shù)化...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究進(jìn)展及分析
        1.2.1 月面巡視器背景調(diào)研
        1.2.2 月面移動艙定位技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 低紋理環(huán)境下定位技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的研究內(nèi)容和章節(jié)安排
第2章 月面移動艙定位系統(tǒng)建模與分析
    2.1 引言
    2.2 視覺特征點觀測模型
        2.2.1 相機模型及特征點匹配
        2.2.2 視覺特征點觀測模型建立
    2.3 IMU測量模型
        2.3.1 IMU測量與預(yù)積分
        2.3.2 IMU測量模型建立
    2.4 月面移動艙定位系統(tǒng)分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 低紋理環(huán)境下直線特征觀測模型的建立
    3.1 引言
    3.2 直線特征的提取與匹配算法研究
        3.2.1 直線特征的提取與優(yōu)化
        3.2.2 直線特征的描述與匹配
        3.2.3 實驗測試與結(jié)果分析
    3.3 直線特征參數(shù)化
    3.4 直線特征觀測模型
    3.5 本章小結(jié)
第4章 低紋理環(huán)境下特征點匹配算法研究
    4.1 引言
    4.2 特征點匹配算法設(shè)計
    4.3 利用慣性信息確定特征點匹配搜索區(qū)域
        4.3.1 對極幾何約束
        4.3.2 特征點匹配搜索區(qū)域確定
    4.4 改進(jìn)的基于網(wǎng)格運動統(tǒng)計的外點剔除算法
        4.4.1 根據(jù)圖像金字塔確定前后幀網(wǎng)格比例
        4.4.2 外點剔除的閾值計算
    4.5 實驗測試與結(jié)果分析
        4.5.1 特征點匹配結(jié)果評估指標(biāo)
        4.5.2 實驗條件
        4.5.3 特征點匹配測試結(jié)果與分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 低紋理環(huán)境下月面移動艙定位系統(tǒng)構(gòu)建與驗證
    5.1 引言
    5.2 定位系統(tǒng)整體框架
    5.3 基于點/線特征的視覺-慣性緊耦非線性優(yōu)化模型
    5.4 滑動窗口優(yōu)化
    5.5 定位系統(tǒng)實驗驗證與結(jié)果分析
        5.5.1 在EuRoC數(shù)據(jù)集下的實驗驗證與結(jié)果分析
        5.5.2 在CAR數(shù)據(jù)下的實驗驗證與結(jié)果分析
        5.5.3 在NASA月面高程圖仿真數(shù)據(jù)下的實驗驗證與結(jié)果分析
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號：3991477