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1. 序列影像與IMU及里程計(jì)集成定位
行星表面巡視探測(cè)中，探測(cè)車依靠IMU和里程計(jì)組合的航跡推算能夠獲取連續(xù)穩(wěn)定的定位結(jié)果，然后行駛過(guò)程中的車輪打滑以及IMU長(zhǎng)時(shí)間工作帶來(lái)的偏移嚴(yán)重影響了定位精度�；谝曈X(jué)測(cè)程的定位方法不受地形起伏影響，誤差累積相比較航跡推算來(lái)的小，但在貧紋理區(qū)定位穩(wěn)定性不強(qiáng)。因而，本研究立體影像、IMU和里程計(jì)組合導(dǎo)航系統(tǒng)，通過(guò)擴(kuò)展卡爾曼濾波實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的融合，使得探測(cè)車能夠獲取比單獨(dú)采用航跡推算或視覺(jué)測(cè)程都高的定位精度，并在視覺(jué)測(cè)程失敗的情況下依然能夠穩(wěn)健地獲取連續(xù)定位結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，組合導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度優(yōu)于單獨(dú)使用航跡推算或視覺(jué)測(cè)程的精度，為0.468%。
該方法能獲取穩(wěn)健的定位結(jié)果，可為我國(guó)未來(lái)月面巡視探測(cè)提供技術(shù)支持。
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及坐標(biāo)系定義
基于光束法平差視覺(jué)測(cè)程的探測(cè)車定位流程圖
序列立體像對(duì)間的匹配
序列立體圖像前后幀間的追蹤
左：航跡推算定位結(jié)果（7.29%）；中：序列立體影像視覺(jué)測(cè)程定位結(jié)果（1.915%）；右：序列影像與IMU及里程計(jì)的集成定位結(jié)果（0.468%）
2. 探測(cè)車站間視覺(jué)定位
嫦娥三號(hào)任務(wù)中，玉兔號(hào)月球車執(zhí)行的是“一步一動(dòng)”的行駛模式，行駛過(guò)程中并不獲取序列立體影像，因而此類情況下無(wú)法利用基于序列立體影像的視覺(jué)測(cè)程定位方法來(lái)提高定位精度。為了改正航跡推算的誤差，月球車每行駛10 m左右在導(dǎo)航點(diǎn)停止并利用導(dǎo)航相機(jī)拍攝月表立體圖像，相鄰站點(diǎn)間獲取的圖像保持一定的重疊，通過(guò)站點(diǎn)間重疊的立體圖像的特征點(diǎn)匹配實(shí)現(xiàn)月球車站點(diǎn)間的視覺(jué)定位。該方法在利用無(wú)線電測(cè)控、航跡推算等初始定位結(jié)果的基礎(chǔ)上，確定站間影像的重疊區(qū)域，采用Affine-SIFT方法得到前一站同當(dāng)前站圖像間匹配點(diǎn)，以前一站位置姿態(tài)為真值，通過(guò)站間平差確定當(dāng)前站的位置姿態(tài)。方法流程如下：
探測(cè)車站間視覺(jué)定位示意圖
月球車相鄰站點(diǎn)圖像特征匹配與追蹤
附相關(guān)文章：
萬(wàn)文輝,2012. 基于立體視覺(jué)的深空探測(cè)車自主定位理論與方法研究,中國(guó)科學(xué)院研究生院博士學(xué)位論文.
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