行星着陆自主导航地形特征综合优化方法

朱圣英，高锡珍,3，崔平远，姚文龙

(1.北京理工大学宇航学院，北京 100081；2.深空自主导航与控制工信部重点实验室，北京 100081；3.北京控制工程研究所，北京 100190)

0 引 言

着陆探测及采样返回是未来深空探测的主要发展方向。未来的小天体及火星探测任务都要求探测器具备在科学价值较高的区域精确定点着陆的能力。而目标天体距离地球较远，通讯时延严重，这就要求探测器具备自主导航的能力。同时，目标天体环境的先验信息不足、环境扰动等不确定性对自主导航系统提出了更高的要求[1]。

目前着陆过程中主要采用基于惯性测量单元IMU航位递推的导航方法，但该方法无法对初始偏差进行修正，且惯性测量单元存在随机漂移和误差，随着时间的累积误差会逐渐扩散，难以满足高精度导航的要求。由于目标天体表面存在大量的角点特征，美国火星探测漫游者利用下降着陆段获取的序列图像，通过帧间图像的角点检测与匹配对着陆器的相对速度进行估计，但该方法没有获得着陆器的绝对位置信息[2]。针对上述单一导航方法存在的不足，Mourikis提出了基于惯性测量和特征点视线信息融合的自主导航方案[3]。着陆器首先通过检测和匹配特征点获取其在天体固连坐标系下的绝对位置，进而完成视觉导航，然后利用惯导递推更新视觉导航采样间隔内的着陆器运动状态信息。此外，陨石具有一致的轮廓和清晰的几何形状，且广泛分布于天体表面，例如月球[4]、火星[5]、Eros小天体[6]、火卫一[7]，可以用于导航定位。……