【摘 要】
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随着深空探测技术的发展,对行星软着陆安全性、精确性的要求越来越高。在复杂地形条件下实现安全着陆点的选取以及精确的自主导航已成为行星软着陆的关键技术,而行星软着陆中
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随着深空探测技术的发展,对行星软着陆安全性、精确性的要求越来越高。在复杂地形条件下实现安全着陆点的选取以及精确的自主导航已成为行星软着陆的关键技术,而行星软着陆中着陆点的选取和自主导航都依赖于导航数据处理的精度。本论文针对软着陆动力下降段的特点,对激光雷达(Light Detection and Ranging,LIDAR)导航传感器进行仿真,并对LIDAR导航传感器数据处理方法进行系统深入的研究。首先,通过对激光雷达工作的数学模型分析,开展基于虚拟视景仿真软件—开放场景图形(OpenSceneGraph,OSG)的LIDAR传感器仿真方法研究,建立软着陆动力下降段LIDAR的扫描模型,实现着陆地形的高程数据采集。其次,根据连续采集的LIDAR数据,开展导航传感器数据处理方法研究。在对原始激光雷达数据预处理的基础上,提取相对于平均高度和平均坡度差异较大的特征点,完成基于平面特征的高程数据匹配和基于星群匹配的高程数据匹配两种地形匹配算法,并分别在具有岩石和弹坑的地形中进行仿真验证。最后,开展基于LIDAR导航传感器的软着陆系统仿真方法研究。在OSG视景仿真开发环境下,加载探测器模型和着陆地形模型,规划着陆制导律,模拟LIDAR传感器的工作过程,完成地形数据的采集和高程数据的匹配,实现对探测器的导航位置估计,验证仿真系统的有效性。
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