Modelagem do erro de estimativa de pose na navegação visual por crateras

HUANG Jianbin ,  

HE Yuntao ,  

WANG Anran ,  

LI Xiaolu ,  

XU Lijun ,  

摘要

Na missão de pouso e exploração nas regiões polares da Lua, a estimativa da pose do módulo de pouso baseada na navegação visual por crateras pode alcançar uma localização de pouso de alta precisão. Para resolver problemas-chave relacionados ao mecanismo pouco claro de transmissão de erros na estimativa de pose na navegação visual por crateras e à falta de parâmetros práticos de engenharia, foi conduzido um estudo sobre a modelagem do erro de estimativa de pose na navegação visual por crateras. Foi proposto um modelo de erro de pose baseado no método dos mínimos quadrados ponderados para estimar o erro de pose sob a influência de múltiplos fatores. Primeiramente, combinando o princípio da estimativa de pose na navegação visual por crateras, foi realizada a análise da origem do erro e a modelagem básica. Em seguida, com o objetivo de minimizar o erro de reprojeção, foi construído o modelo de erro de pose. Por fim, utilizando o método dos mínimos quadrados ponderados, a estimativa quantitativa do erro de pose foi concluída. Com base no Modelo Digital de Elevação (DEM) e no Mapa Ortofotográfico Digital (DOM) das regiões polares da Lua, foi simulada a navegação visual por crateras do módulo de pouso lunar, e conduzidos experimentos de estimativa do erro de pose baseados na simulação de Monte Carlo para estudar o impacto das diversas fontes de erro e parâmetros característicos no erro de pose. Os resultados experimentais mostram que, quando o erro de detecção de pixels é de 5 pixels e o número de crateras é 15, o valor estimado do erro de translação é inferior a 95 m. O modelo de erro proposto pode realizar uma estimativa quantitativa do erro de pose sob a influência de múltiplos fatores, e o esquema de parâmetros de engenharia proposto atende aos requisitos de precisão de navegação de nível centimétrico para pouso nas regiões polares da Lua, fornecendo uma base teórica para o projeto do esquema de navegação por crateras.

关键词

navegação visual; pouso nas regiões polares da Lua; estimativa de pose; modelo de erro

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