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行星表面巡視探測任務中，中長期計劃一般是在軌道器影像上做出的，而短期計劃是在地面圖像(導航或全景相機圖像)上量測做出的。因此，為了使短期計劃和中長期計劃有效地結(jié)合，探測車的定位不僅要確定探測車當前位置相對于以前位置的距離和方位，還需要確定探測車在軌道器上的位置，這就需要將地面圖像與軌道器影像配準起來，以實現(xiàn)對探測車定位。
1. 地面圖像與衛(wèi)星圖像典型特征模式匹配定位
本研究通過分別提取地面影像及軌道器影像中的典型地物——石塊，以石塊為圖像特征點，通過模式匹配實現(xiàn)兩類影像的配準，從而實現(xiàn)探測車在衛(wèi)星圖像上的定位。
地面圖像中石塊提取的結(jié)果
衛(wèi)星圖像中石塊提取結(jié)果
通過分布模式匹配實現(xiàn)探測車定位
2. 地圖影像同衛(wèi)星DOM匹配的探測車定位
實驗中首先由火星車立體影像自動生成地面正射影像，然后將地面正射影像和HiRISE衛(wèi)星影像進行SIFT匹配并用RANSAC方法剔除錯誤匹配點，最后根據(jù)匹配關鍵點確定的坐標變換實現(xiàn)火星車在高分辨率衛(wèi)星影像上的高精度定位。實驗結(jié)果表明，對于類似于機遇號著陸區(qū)具有巖石露頭區(qū)域的探測車定位此種方法是有效的，火星車定位精度優(yōu)于HiRISE衛(wèi)星影像一個像素（0.25m）。
探測車導航相機環(huán)拍影像
探測車導航相機環(huán)拍影像生成DEM
探測車導航相機環(huán)拍影像生成DOM
DOM匹配實現(xiàn)探測車定位
3. 地圖圖像&降落圖像&衛(wèi)星圖像的集成定位
通過探測車導航相機拍攝的地圖圖像生成DOM、降落相機序列圖像生成的DOM、衛(wèi)星圖像DOM三級圖像的匹配，實現(xiàn)探測車在衛(wèi)星圖像上的高精度定位。
探測車導航相機環(huán)拍影像
月球車導航相機地圖圖像生成的DEM
月球車導航相機地圖圖像生成的DOM
月球車導航相機地圖圖像生成的DOM
地面圖像與降落圖像匹配定位的月球車導航點
DOM匹配/站間定位/航跡推算定位結(jié)果比較
附相關文章：
Di, K.,Z. Liu,and Z. Yue, 2011. Mars Rover Localization based on Feature Matching between Ground and Orbital Imagery, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 77(8): 781-791.
邸凱昌,岳宗玉,劉召芹,2010. 基于地面圖像和衛(wèi)星圖像集成的火星車定位新方法,航天器工程,(4):8-16.
趙強,劉召芹,萬文輝,李巍,孫義威,邸凱昌,周建亮,席露華,鐵偉濤,2014. 基于監(jiān)視相機單相量測的嫦娥三號巡視器與著陸器分離決策支持,遙感學報,18(5):981-987.
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