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地外天体着陆自主导航与制导

地外天体着陆自主导航与制导

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图文详情
  • ISBN:9787515920504
  • 装帧:平装-胶订
  • 册数:暂无
  • 重量:暂无
  • 开本:21cm
  • 页数:186页
  • 出版时间:2022-03-01
  • 条形码:9787515920504 ; 978-7-5159-2050-4

本书特色

探测地外天体对人类的持续生存和不断向地球以外的空间扩展有着重要的现实意义。人类已经渡过了深空探测的初级阶段,正在向中级阶段迈进。对地外天体的探测方式也从飞越、交会、绕飞发展到着陆、巡视与采样返回。在地外天体着陆是实现对地外天体近距离观测、研究以及资源开发利用的关键,同时也是获取具有更大科学价值信息的重要途径。
本书围绕地外天体着陆的特殊环境与约束问题,从天体模型、引力场表征、星表特征提取、着陆位姿确定、着陆轨迹规划等多个方面,系统地介绍着陆自主光学导航与制导的基础理论与技术方法,包括基于图像信息的天体建模方法、天体引力场快速预测方法、着陆星表特征提取与处理方法、着陆自主位姿确定方法、安全着陆轨迹规划与制导方法,并通过以实际着陆探测任务为背景,结合着陆过程的不同阶段与不同外界条件,给出了综合导航制导与控制系统典型设计案例。书中既包括地外天体着陆自主导航与制导的基础理论,又含有新颖的自主光学导航与制导系统设计思想与实用方法。本书可供从事深空探测相关工作的研究人员和科技工作者阅读,也可作为高等院校相关专业的教学参考书。

内容简介

本书围绕地外天体着陆的特殊环境与约束问题,从天体模型、引力场表征、星表特征提取、着陆位姿确定、着陆轨迹规划等多个方面,介绍着陆自主光学导航与制导的基础理论与技术方法,包括基于图像信息的天体建模方法、天体引力场快速预测方法、着陆星表特征提取与处理方法、着陆自主位姿确定方法、安全着陆轨迹规划与制导方法,并通过以实际着陆探测任务为背景,结合着陆过程的不同阶段与不同外界条件,给出了综合导航制导与控制系统典型设计案例。

目录

目 录
第1章 绪论1
 1?1 地外天体着陆任务2
  1?1?1 月球着陆任务2
  1?1?2 小天体着陆任务5
  1?1?3 行星着陆任务8
  1?1?4 地外天体着陆任务特点10
 1?2 面临问题与研究现状13
  1?2?1 天体表面模型与引力场建模13
  1?2?2 星表特征提取与障碍检测19
  1?2?3 导航状态确定与估计滤波25
  1?2?4 着陆轨迹规划与制导控制28
 1?3 本书主要内容33
 参考文献36
第2章 基于图像信息的天体模型40
 2?1 天体图像特征点提取匹配算法40
  2?1?1 图像特征点提取算法40
  2?1?2 图像特征点匹配筛选算法44
 2?2 基于特征点的天体点云模型构建47
  2?2?1 相机模型的建立47 ?
  2?2?2 天体模型点云构建49
 2?3 天体点云模型的网格化方法52
 参考文献58
第3章 天体引力场快速预测方法61
 3?1 传统引力场建模方法62
 3?2 基于插值的引力场建模方法70
 3?3 基于机器学习的引力场建模方法72
  3?3?1 预测模型数据选取72
  3?3?2 预测模型建立73
  3?3?3 预测模型训练75
  3?3?4 预测精度分析76
 参考文献91
第4章 着陆星表特征提取与处理方法94
 4?1 星表特征提取方法的基本原理94
 4?2 基于支持向量机的特征预检测方法95
  4?2?1 陨石坑模拟模型96
  4?2?2 陨石坑图像模拟97
  4?2?3 基于HOG特征的支持向量机分类方法102
  4?2?4 支持向量机分类学习方法103
 4?3 基于聚类分析的特征点筛选方法104
  4?3?1 基于局部密度的点簇聚类方法104
  4?3?2 陨石坑筛选与标记106
 4?4 基于深度学习的陨石坑检测方法107
  4?4?1 陨石坑数据集107
  4?4?2 Unet网络模型107
  4?4?3 损失函数设置109
  4?4?4 训练设置109
  4?4?5 评价指标110
  4?4?6 实验结果分析110
 参考文献112
第5章 着陆自主位姿确定方法116
 5?1 基于视线测量的自主光学导航方法116
  5?1?1 相关坐标系定义116
  5?1?2 视线测量导航118
 5?2 导航方案可观测性分析120
  5?2?1 可观测性的分析方法120
  5?2?2 系统可观测性分析121
 5?3 导航滤波算法设计124
  5?3?1 状态方程与观测方程124
  5?3?2 扩展卡尔曼滤波器设计126
 参考文献127
第6章 行星进入轨迹优化与评估方法130
 6?1 进入段可达集优化求解方法130
  6?1?1 可达集的相关定义131
  6?1?2 可达集的计算方法132
 6?2 基于*大终端高度的进入轨迹优化求解135
  6?2?1 行星进入*优轨迹生成136
  6?2?2 进入段*大终端高度快速评估方法136
 6?3 进入轨迹特性分析与飞行能力评估138
  6?3?1 进入轨迹特性分析138
  6?3?2 飞行能力与风险评估150
 参考文献155
第7章 安全着陆轨迹规划与制导方法157
 7?1 着陆地形危险障碍检测方法157
  7?1?1 岩石与陨石坑障碍检测方法157
  7?1?2 陡坡地形与断层障碍检测方法158
 7?2 基于特征分布统计信息的行星地形安全评估准则159
  7?2?1 特征密度的统计信息计算160
  7?2?2 基于特征密度因子的地形安全评估准则161
 7?3 基于李雅普诺夫函数的着陆轨迹设计163
  7?3?1 势函数轨迹设计方法163
  7?3?2 着陆地形危险性函数165
 参考文献168
第8章 着陆导航制导综合仿真实验171
 8?1 仿真实验设计171
 8?2 实验环境的搭建173
 8?3 综合仿真实验分析175
  8?3?1 路标模型精度对导航精度的影响180
  8?3?2 状态初值偏差对导航精度的影响182
  8?3?3 不同地形环境下势函数制导可靠性分析184
 参考文献187
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作者简介

高艾,副教授,博士生导师,入选中国科协青年人才托举工程。长期从事深空探测器自主导航、轨迹规划与制导控制等方面研究工作。先后获得国家自然科学基金项目、国家863课题、973子课题、国家重点研发项目等资助。获国家科技进步二等奖1项、国防科技进步一等奖1项、国防科技进步二等奖2项。

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