[发明专利]一种适用于软着陆过程和空间环境的快速图像处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于软着陆过程和空间环境的快速图像处理方法，适用于航天探测器地外天体着陆过程的快速图像处理需求。

背景技术

探测器地外天体软着陆过程中，如能在轨通过主动处理获取着陆安全点信息，对提高着陆安全概率非常有益。在早期的着陆任务如Apollo任务，是依靠人眼识别判定着陆的安全点。随着技术的发展，依靠仪器设备获取准确的安全着陆点位置信息是着陆任务，特别是无人的着陆探测器的新需求。为了完成不依赖人的安全点获取过程，需要发展一种图像处理技术，对着陆过程中获取的预着陆区的图像信息，如光学图像或激光高程图像或微波高程图像，进行快速处理。处理速度越快，越节约着陆燃料。

图像处理一般由图像处理计算机进行。图像处理计算机采集图像获取设备（如高程图或光学图像）并处理着陆区的图像信息，以获取安全的着陆点位置信息。图像处理计算机将处理结果提供给探测器的控制计算机，控制计算机根据图像处理得到的着陆区安全着陆点信息规划目标着陆点。

由于着陆过程时间较短，而图像信息数据量大，处理算法复杂。往往需要较长时间的图像处理时间。一般来说，提高图像处理速度有两种途径，一是优化算法，另一种是提高硬件处理能力。在地面的图像处理设备中，经常使用cache（高速缓存）提高程序和数据的访问速度，以达到加速图像处理速度的目的。但在空间应用时，cache在空间单粒子作用下易发生翻转，会导致程序流程或计算结果错误。因此，受空间单粒子效应的影响，目前高性能处理器的一些功能模块（如高速缓存cache）往往不能在空间环境中直接应用，这就限制了着陆过程图像处理速度的提高。

图像处理速度低会导致着陆过程时间增加，发动机点火消耗的燃料增加，会导致发射成本增加。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种适用于软着陆过程和空间环境的快速图像处理方法，能够满足图像处理的快速性需求，同时也能够适应空间环境，在确保了图像处理着陆安全点信息的快速性同时也确保了可靠性。

本发明的技术方案是：一种适用于软着陆过程和空间环境的快速图像处理方法，步骤如下：

1）在探测器控制计算机内预置着陆目标点的位置信息；两台图像处理计算机并行接收由成像敏感器发送的着陆图像；所述的两台图像处理计算机的初始状态设置均为使用片外存储器；

2）两台图像处理计算机在t0时刻同时接收探测器控制计算机发送的处理图像指令，并开启片内高速缓冲存储器对步骤1）接收的着陆图像进行处理；同时设置定时器在t0+Δt时刻触发计算机中断；其中Δt为根据地面测试情况获取的在轨着陆区图像处理需要的时间；

3）两台图像处理计算机均在t0+Δt时刻接收定时器中断，并关闭片内高速缓冲存储器cache；

4）对两台图像处理计算机的图像处理结果进行比对；若两台图像处理计算机的图像处理结果一致，则采用图像处理结果进行着陆并结束；若两台图像处理计算机的图像处理结果不一致，则进入步骤5）；所述的图像处理结果为着陆安全点位置；

5）探测器控制计算机向两台图像处理计算机重新发起图像处理指令，并重复步骤2）～步骤4），若两台图像处理计算机的图像处理结果仍不一致，则采用步骤1）中预置的着陆目标点的位置信息进行着陆。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1）有效的提高了图像处理速度。经试验测试（采用DSP6701处理器）单幅图像的处理时间在不适用本方法前的典型值为7s，采用本方法后为2s。

2）确保了处理结果的可靠性。因采用了控制计算机对2台图像处理计算机的结果比对的方法，确保了异常结果可检测可剔除。

附图说明

图1快速图像处理方法的流程图；

图2设备接口关系的拓扑图。

具体实施方式

下面结合图1、图2对本发明方法作进一步说明。

1）在探测器控制计算机内预置着陆目标点的位置信息；两台图像处理计算机并行接收由成像敏感器发送的着陆图像；所述的两台图像处理计算机的初始状态设置均为使用片外存储器；

2）两台图像处理计算机在t0时刻同时接收探测器控制计算机发送的处理图像指令，并开启片内高速缓冲存储器对步骤1）接收的着陆图像进行处理；同时设置定时器在t0+Δt时刻触发计算机中断；其中Δt为根据地面测试情况获取的在轨着陆区图像处理需要的时间；

3）两台图像处理计算机均在t0+Δt时刻接收定时器中断，并关闭片内高速缓冲存储器cache；