[发明专利]一种受限约束下的月背复杂地形可通过性判别方法及系统

权利要求书

1.一种受限约束下的月背复杂地形可通过性判别方法，其特征在于步骤如下：

(1)获得目标位置、路径、三维地形点云图像；

(2)建立地形约束、运动约束、位姿约束；

(3)判断运动约束；

运动约束N_P是指起始、结束和过程中的运动状态限制，表示为N_P＝{y_i|i＝1,2,3}，所述运动状态限制包括航向约束、运动速度约束和转弯半径约束；

根据太阳位置、中继星位置、中继星通讯是否遮挡以及特定任务需求确定航向约束的允许范围；

运动速度约束是指巡视器移动过程中的移动速度要求；转弯半径约束是指巡视器移动过程中的允许转弯半径要求；

判断运动约束具体为：

(3.1)判断移动曲率是否满足运动约束N_P中的转弯半径约束；

(3.2)判断巡视器曲率移动、原地转弯过程中航向角是否满足运动约束N_P中的航向约束；

(3.3)分析巡视器移动过程平均运动速度是否满足运动约束N_P中的运动速度约束；

(3.4)如果存在任意不满足项，则该路径不可通过；

(4)根据地形约束进行适宜度分析，将地形障碍分为跨过障碍、经过障碍、新图像三类；

(5)分别分析跨过障碍、经过障碍以及新图像障碍，判断可通过性，从而完成受限约束下的月背复杂地形可通过性判别；新图像障碍为信息不全，需要新图像信息的障碍；

分析跨过障碍，判断可通过性，具体为：

(1)对于石头类障碍，判断障碍高度、大小是否满足约束；高度不超过η，即d_step＜η，η为最大允许高度；

(2)判断坑类障碍：

(a)坑的深度要求不超过η：d_step＜η；

(b)坡度要求不超过η_slope，d_slope＜η_slope，η_slope为允许坡度；

(c)对临界坡度，将邻域范围缩小一半，返回步骤(b)重新判断；

(3)判断位姿约束：

(a)计算侧滚角

(b)判断P_pitch+β＜S_pitch和P_roll+γ＜S_roll是否同时成立，若同时成立，则满足位姿约束，否则不满足；P_pitch和P_roll为巡视器当前的俯仰角和滚动角；

分析经过障碍，判断可通过性，具体为：

(1)对坑类障碍，按照跨过障碍处理；

(2)对石头类障碍，位于路径行进中，按照跨过障碍处理；位于路径末端，将影响原地转弯，认为该路径不可通过；

分析新图像障碍，判断可通过性，具体为：对于路径所需三维地形点云图像中障碍信息不全的，从巡视器上的避障相机获取图像信息；再次生成三维地形点云图像；之后重新进行地形约束适宜度分析。

2.根据权利要求1所述的一种受限约束下的月背复杂地形可通过性判别方法，其特征在于：所述目标位置是指巡视器本次移动的目标，以车身为原点，在北东地坐标系下移动目标的位置点；路径为已有导航规划结果；三维地形点云图像为导航相机图像的三维拼接点云地形。

3.根据权利要求1所述的一种受限约束下的月背复杂地形可通过性判别方法，其特征在于：地形约束G_P是指地形特征和巡视器移动能力结合考虑在地形上映射的约束，包括允许坡度、最大允许高度、最大地形粗糙度，表示为集合：G_P＝{x_i|i＝1,2,3}。

4.根据权利要求1所述的一种受限约束下的月背复杂地形可通过性判别方法，其特征在于：位姿约束A_P是指特定任务的巡视器位置和姿态要求，包括休眠点车头指向、车身俯仰、车身滚动以及巡视器位置，表示为A_P＝{z_i|i＝1,2,3,4}。