行星著陸自主導航方法研究

《行星著陸自主導航方法研究》是依託哈爾濱工業大學，由崔祜濤擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：行星著陸自主導航方法研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：崔祜濤

項目摘要

面向未來行星精確定點著陸的迫切需求，以月球、行星、小行星和慧星等著陸導航為背景，提煉行星著陸自主導航相關的關鍵科學問題，開展系統深入的研究。主要研究內容包括：觀測信息不完備、動力學方程具有強非線性和不確定性及過程與量測噪聲非高斯情況下的著陸器高超音速進入自主導航；複雜地形環境下的精確定點著陸自主導航等問題。從中可能發掘出原始創新思想，獲得自主智慧財產權的算法和軟體。進一步完善行星著陸自主導航理論，力求突破行星著陸自主導航系統設計中所面臨的關鍵技術。為我國月球探測工程及未來的行星著陸導航系統設計奠定理論基礎，又可促進非線性動力學系統的導航理論和實用方法的研究。

結題摘要

本項目面向未來行星精確定點著陸的迫切需求，以月球、行星、小行星和慧星等著陸導航為背景，提煉行星著陸自主導航相關的關鍵科學問題，開展系統深入的研究。針對大氣進入段導航，設計了信標位置已知的高頻無線電輔助慣性信息的自主導航方案；考慮到大氣模型及噪聲的不確定性，設計了基於門控網路多模型自適應估計的導航算法；考慮到系統模型的強非線性，提出基於sparse grid的高斯濾波算法提高估計的精度、魯棒性和實時性。針對動力下降段導航，設計了視覺輔助慣性信息的自主導航方案，並通過定量計算觀測模型的非線性強度，研究了視線測量光學導航系統測量模型的選取問題；建立了基於WTA策略的隕石坑匹配方法，實現了不同光照條件、尺度及視角下隕石坑的魯棒匹配；提出了一種僅基於特徵物理位置的特徵匹配策略，有效降低了誤匹配率並提高了計算效率。針對垂直著陸段導航，提出了一種自適應魯棒平面擬合算法（PDIMSE），相比已有算法，提高了平面擬合和障礙檢測的精度和魯棒性；考慮到未知環境的導航問題，研究了基於幀間特徵跟蹤的著陸導航算法；考慮複雜的特徵點識別和匹配算法所帶來的相機測量時間和測量信息到達濾波器時間之間的延遲，提出了基於狀態增廣算法和降階擴展卡爾曼濾波的導航濾波算法，提高了導航精度。