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1、碩士學(xué)位論文火星表面多漫游器協(xié)同構(gòu)建導(dǎo)航地圖方法研究REASEARCHONMARSMULTI-ROVERSCOOPERATIVELYCONSTRUCTINGNAVIGATIONALMAPS顧遠(yuǎn)凌哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國內(nèi)圖書分類號：V448.224學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：629.783密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文火星表面多漫游器協(xié)同構(gòu)建導(dǎo)航地圖方法研究碩士研究生：顧遠(yuǎn)凌導(dǎo)師：張澤旭教授申請學(xué)位：工程碩士學(xué)科：航天工程所在單位：飛行器動力學(xué)與控制研究所答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:V
2、448.224U.D.C:629.783DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMARSMULTI-ROVERSCOOPERATIVELYCONSTRUCTINGNAVIGATIONALMAPSCandidate：GuYuanlingSupervisor：Prof.ZhangZexuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：AerospaceEngineeringAffiliation：SpacecraftDynami
3、csandControlInstituteDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要火星與地球所處的宇宙環(huán)境十分相似，對火星開展探測，在尋找地外生命、研究地球大氣與磁場演變等方面具有重要意義。利用漫游器對火星進(jìn)行探測，是人類目前為止最有效的探測火星的手段。然而由于缺少火星表面的導(dǎo)航地圖，目前火星漫游器的行進(jìn)路線主要依靠地面科研人員根據(jù)火星漫游器拍攝的圖像設(shè)計(jì)，大大降低了火星漫游器的探測速度。此外，對于
4、某個(gè)火星漫游器拍攝的圖像，也只用于其自身的定位導(dǎo)航，對后續(xù)其它漫游器經(jīng)過相同區(qū)域時(shí)的自主導(dǎo)航?jīng)]有幫助，造成了信息的浪費(fèi)。針對上述問題，本文提出一種多漫游器協(xié)同構(gòu)建導(dǎo)航地圖的方法，主要研究內(nèi)容如下。首先，研究基于雙目視覺的SLAM（SimultaneousLocalizationandMapping，同時(shí)定位與地圖構(gòu)建）方法，對單個(gè)火星漫游器進(jìn)行自主定位，并構(gòu)建火星表面的稀疏特征點(diǎn)地圖，該地圖可以用于其它漫游器經(jīng)過相同區(qū)域時(shí)的自主定位。其次，研究基于詞袋模型的重疊區(qū)域搜索算法。利用火星漫游器拍攝的圖像構(gòu)建字典，利用字典計(jì)算圖片的相似性評分，進(jìn)而利用閾值
5、法抑制較低的相似性評分，以最終尋找到連續(xù)多幀的相似圖像。第三，研究不同漫游器下的稀疏特征點(diǎn)地圖與漫游器位姿協(xié)同拼接方法。利用重疊區(qū)域拍攝的連續(xù)多幀的圖片，將不同漫游器構(gòu)建的稀疏特征點(diǎn)地圖以及漫游器的位姿估計(jì)拼接，并對結(jié)果進(jìn)行非線性優(yōu)化。最后，研究面向后續(xù)漫游器導(dǎo)航應(yīng)用的八叉樹地圖構(gòu)建方法。利用漫游器位姿估計(jì)的結(jié)果和漫游器拍攝的雙目圖像，構(gòu)建火星表面稠密點(diǎn)云地圖，對稠密點(diǎn)云進(jìn)行優(yōu)化處理并利用稠密點(diǎn)云地圖構(gòu)建八叉樹地圖，該地圖可以表示空間的占據(jù)情況，用于后續(xù)漫游器經(jīng)過相同區(qū)域時(shí)的自主路徑規(guī)劃。本文對研究內(nèi)容進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證所提出方法的有效性。關(guān)鍵詞：
6、火星漫游器；同時(shí)定位與地圖構(gòu)建；詞袋模型；非線性優(yōu)化；八叉樹地圖-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractAsMarsisverysimilartotheenvironmentinwhichtheEarthislocated，itisofgreatsignificancetoexploreMarsinsearchofextraterrestriallifeandtostudytheevolutionoftheEarth’satmosphereandmagneticfieldsandsoon.TheuseofMarsrovertodetect
7、Marsisthemosteffectivemeansforhumandetectionsofar.However,duetothelackofnavigationalmapsonthesurfaceofMars,thecurrentMarsrover’stravelroutemainlyreliesonthedesignoftheEarth’spersonnelandcannotachieveautonomouspathplanning,whichgreatlyreducesthedetectionspeedoftheMarsrover.Inadd
8、ition,theimagescapturedbytheMarsroverareusedonlyforthe
