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1. 嫦娥三號月球車環(huán)境感知

    嫦娥三號月球車巡視探測任務(wù)中，月球車在當前站點需要通過環(huán)境感知，確認自身在月表的準確位置，并獲取周圍詳細的地形地貌信息。通過月球車環(huán)境感知，月球車規(guī)劃出駛向下一站的安全路徑，以確保月球車安全到達探測目標，是探測任務(wù)順利實施的首要基礎(chǔ)。

    嫦娥三號月球車環(huán)境感知是基于導(dǎo)航相機實現(xiàn)的。任務(wù)中，通過采用站點間導(dǎo)航相機立體環(huán)拍影像進行視覺定位，實現(xiàn)了月球車在站點的精確定位；通過采用站點內(nèi)環(huán)拍圖像進行精細三維重建，獲取了月球車周圍DEM與DOM。

    整個任務(wù)期間，月球車共行駛114.8米，在17個站點上進行了環(huán)境感知，獲得了17個站點的DEM和DOM，以及16個站點的位置（第一個站點未進行視覺定位），為月球車安全行駛提供了基礎(chǔ)保障。

等高線分析

坡度分析

坡向分析

障礙物分析

光照分析（紅色太陽矢量，藍色：地球矢量）

天際線分析

兩器分離環(huán)境感知結(jié)果

月球車各導(dǎo)航點DOM及路線規(guī)劃圖

月球車行駛范圍環(huán)境分析結(jié)果

2. 嫦娥四號月球車環(huán)境感知

    嫦娥四號月球車巡視探測過程中，通過對玉兔二號上攜帶的全景影像、導(dǎo)航相機數(shù)據(jù)，利用攝影測量、圖像處理、視覺測量、單項量測、GIS分析、站間定位等技術(shù)和方法，生成了系列圖像及分析成果，支持了玉兔二號月球車巡視探測過程中的環(huán)境感知。

2.1 全景影像、導(dǎo)航影像的無縫拼圖

    利用導(dǎo)航相機影像和全景相機影像自動自動全景拼圖，支持單元路徑規(guī)劃和環(huán)境分析。

嫦娥四號第1月晝S1站點全景影像拼圖

規(guī)劃路線反投到導(dǎo)航相機拼接影像上支持單元路徑規(guī)劃決策（黃色線為規(guī)劃路徑中心線，白色虛線為輪跡線）

2.2 全景影像、導(dǎo)航影像站圖像自動處理

    利用站點全景影像、導(dǎo)航影像自動生成站點DEM和DEM，并利用DEM自動生成坡度圖、坡向圖和障礙分析圖，用于支持單元路徑規(guī)劃和決策。

嫦娥四號D’站點DEM和DOM

嫦娥四號D’站點坡度圖和障礙分析圖

嫦娥四號S1站點全景影像生成的DEM和DOM三維透視圖

2.3 單相量測支持兩器分離決策

    基于著陸器監(jiān)視相機，利用單相量測方法，預(yù)測監(jiān)視相機前方距離及障礙，支持巡視器從著陸器上分離策略，圖紅色線為預(yù)測直行時輪跡線，白色線為駛出距離，右圖黃色區(qū)域為預(yù)測的太陽陰影區(qū)，藍色區(qū)域為信號遮擋區(qū)。

單相量測支持嫦娥四號巡視器和著陸器分離決策

2.4 VNIS就位探測支持

    由于VNIS固定于巡視器前面板上，而且視場角非常小，VNIR視場角為8.5度，SWIR視場角為3.6度。為了實現(xiàn)VNIS就位探測，只能依靠移動月球車以使VNIS對準探測目標，為此，開發(fā)了VNIS就位探測支持算法，通過探測目標在導(dǎo)航相機影像、避障相機影像上及VNIS上的傳遞，指導(dǎo)月球車的路徑規(guī)劃和就位，實現(xiàn)探測目標的快速、精準定位，保障了科學(xué)目標探測的實施。

嫦娥四號就位探測決策支持（a為LE00301站點在導(dǎo)航相機影像上識別的石塊，b為在導(dǎo)航相機影像預(yù)測的VNIS視場，c為LE00302站點避障相機影像預(yù)測的VNIS視場，d為LE00303站點VNIS獲取影像，圓形為SWIR視場）

2.5 巡視探測路徑定位

    利用站間視覺定位方法，以著陸區(qū)降落相機影像生成的DOM為底圖，以著陸點為坐標原點，建立著陸區(qū)局部坐標系，將月球車巡視站點及行駛路徑統(tǒng)一到著陸點坐標系中，生成月球車行駛路徑圖。

玉兔二號前五個月晝的行駛路線圖，由視覺定位方法得到 (里程計累計里程 190.66 M, 視覺定位里程 186.66 M)

玉兔二號前26個月晝的行駛路線圖（累計行駛628.6M）

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