嫦娥三号着陆器定位

2015/12/22 |编辑|

1. 基于降落相机序列图像的着陆器定位

     嫦娥三号着陆器的无线电测控精度较低,不足以在卫星影像底图上准确地确定着陆器位置,无法满足着陆区任务规划的需求。实际任务中,嫦娥三号着陆器携带了视场角为45.4°、像幅为1024×1024像素的降落相机。降落过程中获取了4672幅降落序列影像。本研究中开发了基于降落序列影像与嫦娥二号卫星影像连续匹配的着陆器定位方法。方法中,首先通过匹配确定降落序列影像间几何变换关系,将高分辨率降落图像上的着陆位置传递至低分辨率的降落图像上;然后,通过低分辨率的降落图像同卫星影像DOM数据间的撞击坑匹配,将着陆器位置传递至在卫星影像上,获取初始定位结果;最后,在着陆区附近选择一定数量特征点,直接建立高分辨率降落影像同卫星影像DOM间的关系实现着陆点精确定位。

     采用该方法,在嫦娥三号着陆后1小时内即实现了着陆器在降落图像和嫦娥二号高分辨率卫星影像上的定位,有力地支持了后续探测任务规划。事后,通过对比LRO影像上着陆器的真实位置,验证了该定位方法的定位精度优于卫星影像一个像素。

嫦娥二号影像生成的嫦娥三号着陆区DOM


降落相机序列图像间的匹配


卫星图像和降落图像中的撞击坑提取与匹配


着陆器在嫦娥二号DOM上的高精度定位结果


着陆器在LRO影像上的定位与对比(红色点为定位出的位置,白色点为LRO中拍摄到的着陆器位置)

 

2. 基于月球车影像逐级匹配的着陆器定位

     嫦娥三号月球车与着陆器分离前,在着陆器顶部环拍了部分影像,首先将环拍的导航相机影像生成DOM,然后通过探测车导航相机生成的DOM与降落相机生成的高精度着陆区影像匹配实现着陆器在降落相机影像上的定位,而降落相机影像生成的DOM是以嫦娥二号1.5m分辨率影像为基准的,因此实现了着陆器在嫦娥二号影像上的高精度定位。

两器分离前导航相机影像生成DOM


降落相机影像生成的DOM


DOM匹配实现着陆器定位


匹配结果得到LRO拍摄验证


 

附相关文章:


万文辉,刘召芹,刘一良,刘斌,邸凯昌,周建亮,王保丰,刘传凯,王镓,2014. 基于降落图像匹配的嫦娥三号着陆点位置评估,航天器工程,23(4):5-12

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.

刘斌,徐斌,刘召芹,刘一良,邸凯昌,唐歌实,周建亮,2014. 基于降落相机图像的嫦娥三号着陆轨迹恢复,遥感学报,18(5):988-994.