[发明专利]一种行星探测器及系统

权利要求书

1.一种行星探测器系统的对接方法，其特征在于，行星探测器包括：

箱体结构，所述箱体结构包括前箱体结构和后箱体结构，所述前箱体结构与所述后箱体结构通过旋转电机连接，所述旋转电机用于对所述前箱体结构和所述后箱体结构的空间方位进行位姿调整；

脚轮组，包括N个脚轮，设置在所述前箱体结构和所述后箱体结构的底面，用于支撑并带动所述前箱体结构和所述后箱体结构运行；

天线模块，与所述箱体结构连接，用于接收外界信号，并对所述箱体结构进行定位；

有效荷载，与所述箱体结构连接，包括全景摄像机和/或化学成像设备和/或增益天线和/或机械臂；

行星探测器系统包括多个所述行星探测器、多个摄像机模块以及多个对接模块；各所述对接模块分别设置在任意两个行星探测器之间；针对每一对接模块，所述对接模块包括前对接装置和后对接装置，所述前对接装置设置在一个行星探测器的前箱体结构的前端，所述后对接装置设置在另一个行星探测器的后箱体结构的后端，且所述前对接装置与后对接装置对接，所述前对接装置上设置有所述摄像机模块；各所述摄像机模块用于确定所述前对接装置对应的行星探测器与其他所述行星探测器的箱体之间的相对位姿；

所述摄像机模块具体为双目相机；

所述双目相机用于确定某一个行星探测器与其他行星探测器之间的相对位姿，具体过程为：

首先利用张正友标定对双目相机的内参进行标定，对双目相机的外参进行标定和立体校正，得到标准的平行双目系统；在进行立体校正之后应用立体匹配算法获取空间一目标点在左右相机像面上的对应点对，由得到的对应点在左右图像中的位置计算视差，视差与空间目标点的深度相关，基于视差理论可求出空间目标点的位置；

建立双目系统基于视差理论进行空间目标点位置确定的数学模型；应用对极几何的思想对系统进行立体校正，并选择基于图像灰度的NCC算法对图像进行立体匹配，从而确定对应点对；最后应用视差理论计算点云图像中对应的空间三维坐标，得到对接物的三维点云模型；对点云图像进行处理，然后应用ICP算法进行精准匹配得到对接物的位姿；

采用基于视觉的合作目标对接方式，具体流程为：视觉部分采用ORB-SLAM做为基础进行运用；ORB-SLAM是三个线程同时运行的；第一线程是跟踪，第二线程是建图，第三线程是闭环检测；在所述第一线程中，对相机初始化根据不同的场景自适应选择单应矩阵或基础矩阵，对相机位姿跟踪根据相机的运动情况进行变化，若相机基本保持匀速运动选用TrackWithMotionModel()函数，若出现崩溃，则使用TrackReferenceKeyFrame()进行关键帧的跟踪，对局部地图跟踪，使当前帧包含以创建的地图点；在所述第二线程中，对用于后端局部地图优化中的局部BA算法进行改进，得到更加准确的位姿估计值；整个系统围绕ORB特征进行计算。

2.根据权利要求1所述的行星探测器系统的对接方法，其特征在于，所述行星探测器还包括：

太阳翼模块，设置在所述箱体结构的两侧，分别与所述旋转电机、所述天线模块连接，用于将太阳能转化为电能进行存储。

3.根据权利要求1所述的行星探测器系统的对接方法，其特征在于，所述行星探测器还包括：

驱动电机组，包括多个与脚轮连接的驱动电机，各所述驱动电机用于驱动对应的所述脚轮运动。

4.根据权利要求1所述的行星探测器系统的对接方法，其特征在于，所述脚轮呈X型排列。

5.根据权利要求4所述的行星探测器系统的对接方法，其特征在于，所述脚轮为全向轮。

6.根据权利要求1所述的行星探测器系统的对接方法，其特征在于，所述对接模块为锥孔式对接装置。

7.根据权利要求6所述的行星探测器系统的对接方法，其特征在于，所述前对接装置为电磁铁，所述后对接装置为类锥形金属对接器。