月球多重覆盖影像定位精度分析

2021/07/13 |编辑|

    多源多重覆盖定位是月球火星等深空轨道遥感影像提高定位和制图精度的关键途径,但多源多重覆盖定位的理论方法目前却鲜有研究。本团队利用月球表面最高分辨率的LROC NAC数据展开了多源多重覆盖数据的研究。前期基于LRO NAC的多重覆盖影像进行了嫦娥三号着陆点及月球上5个角反射棱角的绝对定位点的高精度定位与精度验证,该工作证明了基于单片测图方法进行多重覆盖提升定位精度的可行性。随后又利用月球选取了7景Apollo 11号和9景嫦娥三号着陆区多重覆盖的数据(如图1所示),开展了立体定位精度的验证。首先研究不同立体像对组合的定位精度,在前人以往的研究中并未考虑交会角引起的匹配精度变化,本研究系统论证了立体交会角、匹配精度和定位精度的耦合关系,得出在交会角小于10°时,交会角对定位精度起决定性作用,而当交会角大于10°时,影像匹配误差对定位精度影响更大的结论(如图2所示)。

图 1 阿波罗11号与嫦娥三号着陆区多重覆盖数据示意图


图 2 两影像立体定位精度分析图


    本研究还分析了不同影像获取参数,如影像光照条件差异、影像行列分辨率差异等,对于匹配精度的影响。阴影顶端距离与影像纵横比之比与影像匹配精度间的关系如图3和图4所示,研究表明影像匹配精度随阴影顶端距离和影像纵横比之比的增加都呈现线性下降关系。影像的匹配精度又直接影响最终的立体定位精度,因此在制图影像选择过程中,除了考虑影像交会角对定位结果的影像外,还需要考虑影像光照条件、影像纵横比之比等因素的影响。

图 3 实验区阴影顶端距离与影像匹配精度关系


图 4 实验区影像纵横比之比与影像匹配精度关系


    在此基础上,多影像立体定位精度进行了研究,研究表明选择部分影像用于交会定位精度优于用所有影像的定位精度。本研究还提出了一种渐进式选取最优影像的方法,在多重覆盖影像区获得最高的定位精度。

图 5 多影像立体定位精度分析图


    以上结论对多重覆盖区立体制图影像选择具有指导意义,对轨道器影像传感器设计和数据获取方式设计也具有参考价值。

 

附相关文章:


Liu, B., M. Jia, K. Di, J. Oberst, B. Xu, W. Wan, 2018. Geopositioning precision analysis of multiple image triangulation using LROC NAC lunar images, Planetary and Space Science, 162:20-30.

刘斌, 邸凯昌, 王保丰, 唐歌实, 徐斌, 张璐璐, 刘召芹, 2015. 基于LRO NAC影像的嫦娥三号着陆点高精度定位与精度验证, 科学通报, 60(28-29): 2750-2757.

   

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