[发明专利]基于计算机视觉和VLBI联合平差的行星车定位方法

权利要求书

1.一种基于计算机视觉和VLBI联合平差的行星车定位方法，其特征是包括以下步骤：

步骤一.计算机视觉定位建模，对行星车中双目视觉相邻停泊位置相机图像进行特征点提取与匹配，由已知的相机间外方位参数建立特征点的共线条件方程，建立计算机视觉定位模型；

步骤二.VLBI定位建模，首先通过同波束VLBI观测得到着陆器和行星车的差分群时延和具有偏倚量的差分相时延，然后用差分群时延的统计均值对差分相时延的偏倚量进行初步估算，剩余的微小偏倚量将在相对定位结算中与状态量共同求解得到，采用同波束VLBI技术建立行星车的定位建模；

步骤三.联合平差建模，对计算机视觉和VLBI建立的观测方程进行联合建模，并根据设备性能估算出的误差对个观测量进行赋权，实现行星车的联合平差。

2.如权利要求1所述的基于计算机视觉和VLBI联合平差的行星车定位方法，其特征在于所述计算机视觉定位建模步骤中，进行特征提取与匹配，建立计算机视觉定位模型包括以下步骤：

步骤一.选取两相邻位置Sn和Sn+1图像的重叠区域，在Sn重叠区域上，先划分n×m个格网，n，m为大于等于3的正整数，用 特征提取算子从每个格网中提取特征点；对位置Sn的另一幅图像沿核线方向对特征点进行相关系数匹配，并计算特征点在Sn坐标系下坐标 

步骤二.对于未定位的Sn+1行星车位置，先从Sn匹配上的特征点中，选取4个不共线的且分布较为均匀的完成匹配的特征点，在S n+1图像上进行匹配；分别计算选取特征点在两位置相机坐标系下坐标系，通过公共点转换的方法可计算得到，两相机坐标系间的转换参数；由该参数可预算剩余未选特征点在位置Sn+1图像中的概略位置；在概略位置附近，选用匹配算法可实现特征点的匹配实现相邻位置间的公共特征点的匹配；

步骤三.将相机的内参数焦距f、主点坐标(x₀，y₀)、径向畸变参数k₁和外参数作为已知值，将特征点坐标、设站位置行星车本体坐标系相对于全局坐标系的转换参数为未知数，组建共线条件方程，按照光束平差对上述未知数进行求解，即建立了测量坐标系。 

3.如权利要求1或2所述的基于计算机视觉和VLBI联合平差的行星车定位方法，其特征在于所述VLBI定位建模包括以下步骤：

步骤一.建立相位时延的模型表达式如下：

式中 表示频率为f₁信号的相位，N₁为频率为f₁信号的相位整周模糊度；

步骤二.两观测站接收到三对频率分别为f₁，f₂，f₃的点频信号，并将每对频率的相关相位进行差分可得：

式中， i＝1，2表示测站1和测站2；j＝1，2，3表示三个发射频率，N_ij表示测站i收到第j个频率相关相位的2π模糊度的个数；σ_nj表示测站收到第j个频率相关相位的观测误差，主要有大气、电离层、观测装置引起的短周期相位抖动及热噪声引起；式中 j＝1，2，3表示三个发射频率的差分相位；Δτ_g21＝τ_g2-τ_g1；ΔN_j＝N_2j-N_1j表示两航天器距离差在频率j的相位整周模糊度；

步骤三.首先确定频率1、2的相位差模糊度(ΔN₂-ΔN₁)，再有(ΔN₃-ΔN₁)可以求出ΔN₁，同理可以求出ΔN₂，ΔN₃；

步骤四.建立行星车和着陆器间距离差与着陆器和行星车位置间的观测方程，从而建立VLBI定位建模程。

4.如权利要求1或2所述的基于计算机视觉和VLBI联合平差的行星车定位方法，其特征在于所述联合平差建模包括以下步骤：

步骤一.根据视觉和VLBI对应设备的测量误差w，按照 对观测量进行赋权； 

步骤二.将计算机视觉与VLBI所建立的观测方程进行联合平差，解算视觉系统第Sn+1停泊位置的坐标。

5.如权利要求3所述的基于计算机视觉和VLBI联合平差的行星车定位方法，其特征在于所述联合平差建模包括以下步骤：

步骤一.根据视觉和VLBI对应设备的测量误差w，按照 对观测量进行赋权；

步骤二.将计算机视觉与VLBI所建立的观测方程进行联合平差，解算视觉系统第Sn+1停泊位置的坐标。