深空探測(cè)器自主導(dǎo)航原理與技術(shù)

內(nèi)容概要

《深空探測(cè)器自主導(dǎo)航原理與技術(shù)》針對(duì)我國(guó)深空探測(cè)工程對(duì)自主導(dǎo)航技術(shù)的迫切需求，系統(tǒng)闡述了深空探測(cè)器自主導(dǎo)航的基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理，總結(jié)了我國(guó)近年來在深空探測(cè)自主導(dǎo)航領(lǐng)域的研究進(jìn)展和技術(shù)成果，研究了深空探測(cè)器轉(zhuǎn)移軌道、軟著陸、表面巡視以及交會(huì)對(duì)接等不同階段的自主導(dǎo)航技術(shù)，并對(duì)未來深空探測(cè)自主導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。
《深空探測(cè)器自主導(dǎo)航原理與技術(shù)》內(nèi)容和我國(guó)深空探測(cè)工程實(shí)踐緊密結(jié)合，可為未來深空探測(cè)自主導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展和工程應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)，也可供從事深空探測(cè)工程的科研工作者和高等院校相關(guān)專業(yè)師生參考。本書凝聚了探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁同志及其帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)近年來在月球探測(cè)工程實(shí)踐中積淀的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和成果。

書籍目錄

第1章  緒論
  1.1  深空探測(cè)活動(dòng)簡(jiǎn)述
    1.1.1  月球探測(cè)
    1.1.2  火星探測(cè)
    1.1.3  金星探測(cè)
    1.1.4  其他行星探測(cè)
    1.1.5  小行星和彗星探測(cè)
    1.1.6  我國(guó)的深空探測(cè)技術(shù)
  1.2  深空探測(cè)器導(dǎo)航
    1.2.1  深空探測(cè)器導(dǎo)航回顧
    1.2.2  深空探測(cè)器的地基導(dǎo)航
    1.2.3  深空探測(cè)器的自主導(dǎo)航
  1.3  深空探測(cè)器自主導(dǎo)航的必要性
  參考文獻(xiàn)
第2章  深空探測(cè)器自主導(dǎo)航基礎(chǔ)知識(shí)
  2.1  天文學(xué)基礎(chǔ)
    2.1.1  太陽(yáng)系
    2.1.2  月球
    2.1.3  火星
  2.2  常用坐標(biāo)系
    2.2.1  天球坐標(biāo)系
    2.2.2  地球坐標(biāo)系
    2.2.3  月球坐標(biāo)系
    2.2.4  太陽(yáng)坐標(biāo)系
    2.2.5  軌道坐標(biāo)系
    2.2.6  本體坐標(biāo)系
    2.2.7  坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換
  2.3  時(shí)間系統(tǒng)
    2.3.1  世界時(shí)
    2.3.2  恒星時(shí)
    2.3.3  原子時(shí)
    2.3.4  力學(xué)時(shí)
    2.3.5  歷元
  2.4  飛行軌道
    2.4.1  多體問題
    2.4.2  引力作用球和圓錐曲線拼接法
    2.4.3  霍曼轉(zhuǎn)移軌道
    2.4.4  逃逸軌道
    2.4.5  捕獲軌道
    2.4.6  行星歷表
  參考文獻(xiàn)
第3章  深空探測(cè)器自主導(dǎo)航基本原理
  3.1  自主導(dǎo)航系統(tǒng)工作流程
    3.1.1  觀測(cè)量
    3.1.2  敏感器
    3.1.3  濾波方法
  3.2  天文導(dǎo)航
    3.2.1  天文導(dǎo)航系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)
    3.2.2  天文導(dǎo)航的基本原理
    3.2.3  天文導(dǎo)航的誤差分析
  3.3  慣性導(dǎo)航
    3.3.1  慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)
    3.3.2  慣性導(dǎo)航的基本原理
    3.3.3  慣性導(dǎo)航的誤差分析
  3.4  圖像導(dǎo)航
    3.4.1  圖像導(dǎo)航系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)
    3.4.2  圖像導(dǎo)航的基本原理
    3.4.3  圖像導(dǎo)航的誤差分析
  3.5  組合導(dǎo)航
    3.5.1  組合導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式
    3.5.2  組合導(dǎo)航系統(tǒng)濾波器設(shè)計(jì)
  參考文獻(xiàn)
第4章  深空探測(cè)器轉(zhuǎn)移軌道自主導(dǎo)航技術(shù)
  4.1  轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)動(dòng)模型
    4.1.1  深空探測(cè)器在轉(zhuǎn)移軌道的飛行過程
    4.1.2  轉(zhuǎn)移軌道的動(dòng)力學(xué)模型
  4.2  轉(zhuǎn)移軌道自主導(dǎo)航系統(tǒng)
    4.2.1  系統(tǒng)組成和工作流程
    4.2.2  敏感器
  4.3  轉(zhuǎn)移軌道測(cè)量信息的獲取
    4.3.1  天體信息
    4.3.2  角速度和加速度
  4.4  火星探測(cè)器轉(zhuǎn)移軌道的自主導(dǎo)航方法
    4.4.1  基于太陽(yáng)、地球和火星觀測(cè)信息的自主導(dǎo)航方法
    4.4.2  基于小行星觀測(cè)信息的自主導(dǎo)航方法
    4.4.3  基于火星及其衛(wèi)星觀測(cè)信息的自主導(dǎo)航方法
  參考文獻(xiàn)
第5章  軟著陸過程的自主導(dǎo)航技術(shù)
  5.1  軟著陸飛行過程
  5.2  軟著陸自主導(dǎo)航系統(tǒng)
    5.2.1  系統(tǒng)組成和工作流程
    5.2.2  慣性測(cè)量單元
    5.2.3  測(cè)距測(cè)速敏感器
    5.2.4  成像敏感器
  5.3  軟著陸導(dǎo)航測(cè)量信息的處理方法
    5.3.1  距離和速度信息處理方法
    5.3.2  圖像處理方法
    5.3.3  三維地形圖像處理方法
  5.4  月球探測(cè)器軟著陸的自主導(dǎo)航方法
    5.4.1  導(dǎo)航坐標(biāo)系
    5.4.2  月球探測(cè)器軟著陸動(dòng)力學(xué)模型
    5.4.3  利用慣性測(cè)量單元的自主導(dǎo)航方法
    5.4.4  基于慣性測(cè)量單元配以測(cè)距測(cè)速修正的自主導(dǎo)航方法
    5.4.5  基于慣性測(cè)量單元配以圖像信息修正的自主導(dǎo)航方法
    5.4.6  基于三維地形圖像的自主障礙識(shí)別和安全著陸區(qū)選取方法
  參考文獻(xiàn)
第6章  深空探測(cè)巡視器自主導(dǎo)航技術(shù)
  6.1  深空探測(cè)巡視器自主導(dǎo)航過程
    6.1.1  深空探測(cè)巡視器自主導(dǎo)航功能
    6.1.2  深空探測(cè)巡視器自主導(dǎo)航特點(diǎn)
  6.2  深空探測(cè)巡視器自主導(dǎo)航系統(tǒng)
    6.2.1  系統(tǒng)組成和工作流程
    6.2.2  天體敏感器
    6.2.3  慣性敏感器
    6.2.4  視覺敏感器
    6.2.5  運(yùn)動(dòng)傳感器
  6.3  深空探測(cè)巡視器測(cè)量信息的獲取與處理
    6.3.1  天體測(cè)量信息
    6.3.2  慣性測(cè)量信息
    6.3.3  環(huán)境信息
  6.4  月球巡視器自主導(dǎo)航定位方法
    6.4.1  天文導(dǎo)航
    6.4.2  航位推算導(dǎo)航
    6.4.3  天文／航位推算組合導(dǎo)航
    6.4.4  視覺測(cè)距導(dǎo)航
  6.5  深空探測(cè)巡視器路徑規(guī)劃方法
    6.5.1  雙目立體視覺導(dǎo)航規(guī)劃
    6.5.2  結(jié)構(gòu)光視覺導(dǎo)航規(guī)劃
  參考文獻(xiàn)
第7章  //空間交會(huì)對(duì)接的自主導(dǎo)航技術(shù)
  7.1  空間交會(huì)對(duì)接過程
    7.1.1  空間交會(huì)對(duì)接的飛行過程
    7.1.2  阿波羅號(hào)飛船月球軌道交會(huì)對(duì)接的飛行程序
    7.1.3  月球軌道交會(huì)對(duì)接的特點(diǎn)
  7.2  空間交會(huì)對(duì)接自主導(dǎo)航系統(tǒng)
    7.2.1  系統(tǒng)組成和工作流程
    7.2.2  微波雷達(dá)
    7.2.3  激光雷達(dá)
    7.2.4  光學(xué)成像敏感器
  7.3  空間交會(huì)對(duì)接導(dǎo)航測(cè)量信息的獲取與處理
    7.3.1  微波雷達(dá)的信息處理方法
    7.3.2  激光雷達(dá)的信息處理方法
    7.3.3  光學(xué)成像敏感器的信息處理方法
  7.4  月球軌道交會(huì)對(duì)接的自主導(dǎo)航方法
    7.4.1  月球軌道交會(huì)對(duì)接飛行過程方案
    7.4.2  月面起飛段的自主導(dǎo)航方法
    7.4.3  近距離導(dǎo)引段的自主導(dǎo)航方法
    7.4.4  平移靠攏段的自主導(dǎo)航方法
  參考文獻(xiàn)
第8章  深空探測(cè)器自主導(dǎo)航技術(shù)展望
  8.1  深空探測(cè)器自主導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)
    8.1.1  自主導(dǎo)航方案設(shè)計(jì)
    8.1.2  自主導(dǎo)航敏感器
    8.1.3  自主導(dǎo)航核心算法
  8.2  深空探測(cè)器自主導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
    8.2.1  提高自主導(dǎo)航方案的通用性
    8.2.2  組合導(dǎo)航是必然方向
    8.2.3  導(dǎo)航敏感器的微小型化和復(fù)用技術(shù)
    8.2.4  自主故障診斷和容錯(cuò)技術(shù)
  參考文獻(xiàn)
附錄
  附錄A  常用的單位名稱、單位符號(hào)及換算關(guān)系
  附錄B  太陽(yáng)、月球及八大行星常用的天文常數(shù)
  附錄C  深空探測(cè)大事記
  附錄D  全書縮略語(yǔ)和專有名詞對(duì)照表

章節(jié)摘錄

　?。?）圖像分割　　圖像分割就是將圖像分成各具特性的區(qū)域，以便于快速提取出感興趣的目標(biāo)。在進(jìn)行圖像分割時(shí)，首先要根據(jù)目標(biāo)和背景的先驗(yàn)知識(shí)來對(duì)圖像中的目標(biāo)和背景進(jìn)行標(biāo)記、定位，然后將等待識(shí)別的目標(biāo)從背景中分離出來。常用的圖像分割方法有灰度閾值分割法、邊緣檢測(cè)分割法和區(qū)域跟蹤分割法等。　?。?）圖像匹配　　圖像匹配是對(duì)含有同一目標(biāo)區(qū)域的兩幅圖像進(jìn)行空間配準(zhǔn)，以確定圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的關(guān)系和圖像深度信息。常用的圖像匹配方法根據(jù)匹配基元的不同，可分為特征匹配、區(qū)域匹配和相位匹配。　　3.4.3圖像導(dǎo)航的誤差分析　　圖像導(dǎo)航的精度主要受成像敏感器獲取的圖像質(zhì)量、圖像的分辨率、圖像所包含的特征和圖像處理算法影響。此外，圖像導(dǎo)航的精度還受到成像敏感器參數(shù)的影響。例如，雙目立體視覺的精度就會(huì)受到攝像機(jī)有效焦距、基線等結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響。結(jié)構(gòu)光立體視覺傳感器的精度會(huì)受到攝像機(jī)本身的光學(xué)物理參數(shù)、激光器的特性參數(shù)、成像敏感器本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及外界干擾源等的影響?！　　?/pre>








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