[发明专利]一种结合IMU和导航影像的月面巡视器快速定位方法

摘要

一种结合IMU和导航影像的月面巡视器快速定位方法，属于深空探测技术领域，包括：构建巡视器零位坐标系及像空间辅助坐标系；提取导航相机焦距、导航相机摄影中心和巡视器质心与巡视器零位坐标系原点间偏移量、巡视器俯仰角度、偏航角度和IMU三轴姿态角；计算像空间辅助坐标系与巡视器零位坐标系间旋转矩阵、着陆器当地铅垂坐标系与巡视器零位坐标系间旋转矩阵；从导航影像中提取像点及其对应的月面点坐标；计算导航影像摄影中心当地铅垂坐标系坐标；计算巡视器质心坐标，完成定位；本发明克服了车轮打滑导致定位误差大、定位精度随里程积累下降等问题；至少只需要1点即可定位，当影像纹理信息匮乏，特征点少时也可定位；实现简单，耗时少。

主权项

1.一种结合IMU和导航影像的月面巡视器快速定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：构建巡视器零位坐标系；步骤2：提取导航相机焦距f、导航相机与巡视器零位坐标系原点之间的偏移量(B_X，B_Y，B_Z)、巡视器质心与巡视器零位坐标系原点之间的偏移量(ΔX，ΔY，ΔZ)、巡视器俯仰角度、巡视器偏航角度和IMU测得的三轴姿态角；步骤3：构建像空间辅助坐标系，根据巡视器俯仰角度和巡视器偏航角度计算像空间辅助坐标系相对于巡视器零位坐标系的旋转矩阵R_俯和R_偏；步骤4：计算着陆器当地铅垂坐标系与巡视器零位坐标系间的旋转矩阵R_IMU；步骤5：从选定的导航影像中提取具有明显特征的像点a，并根据导航相机标定的畸变参数对像点坐标进行误差纠正，得到像点a坐标(x_a，y_a)；步骤6：从着陆区数字止射影像DOM及着陆区数字高程模型DEM中提取像点a对应的月面点A在着陆器当地铅垂坐标系下的坐标(X_A，Y_A，Z_A)；步骤7：计算导航影像摄影中心在当地铅垂坐标系下坐标(X_S，Y_S，Z_S)；步骡8：根据巡视器质心与巡视器零位坐标系原点之间的偏移量(ΔX，ΔY，ΔZ)、旋转矩阵R_IMU，、导航相机与巡视器零位坐标系原点之间的偏移量(B_X，B_Y，B_Z)及摄影中心(X_S，Y_S，Z_S)，计算巡视器质心坐标(X_C，Y_C，Z_C)，完成巡视器定位。