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1. 序列影像與IMU及里程計集成定位
行星表面巡視探測中，探測車依靠IMU和里程計組合的航跡推算能夠獲取連續(xù)穩(wěn)定的定位結(jié)果，然后行駛過程中的車輪打滑以及IMU長時間工作帶來的偏移嚴(yán)重影響了定位精度�；谝曈X測程的定位方法不受地形起伏影響，誤差累積相比較航跡推算來的小，但在貧紋理區(qū)定位穩(wěn)定性不強(qiáng)。因而，本研究立體影像、IMU和里程計組合導(dǎo)航系統(tǒng)，通過擴(kuò)展卡爾曼濾波實現(xiàn)數(shù)據(jù)的融合，使得探測車能夠獲取比單獨(dú)采用航跡推算或視覺測程都高的定位精度，并在視覺測程失敗的情況下依然能夠穩(wěn)健地獲取連續(xù)定位結(jié)果。實驗結(jié)果表明，組合導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度優(yōu)于單獨(dú)使用航跡推算或視覺測程的精度，為0.468%。
該方法能獲取穩(wěn)健的定位結(jié)果，可為我國未來月面巡視探測提供技術(shù)支持。
實驗平臺及坐標(biāo)系定義
基于光束法平差視覺測程的探測車定位流程圖
序列立體像對間的匹配
序列立體圖像前后幀間的追蹤
左：航跡推算定位結(jié)果（7.29%）；中：序列立體影像視覺測程定位結(jié)果（1.915%）；右：序列影像與IMU及里程計的集成定位結(jié)果（0.468%）
2. 探測車站間視覺定位
嫦娥三號任務(wù)中，玉兔號月球車執(zhí)行的是“一步一動”的行駛模式，行駛過程中并不獲取序列立體影像，因而此類情況下無法利用基于序列立體影像的視覺測程定位方法來提高定位精度。為了改正航跡推算的誤差，月球車每行駛10 m左右在導(dǎo)航點停止并利用導(dǎo)航相機(jī)拍攝月表立體圖像，相鄰站點間獲取的圖像保持一定的重疊，通過站點間重疊的立體圖像的特征點匹配實現(xiàn)月球車站點間的視覺定位。該方法在利用無線電測控、航跡推算等初始定位結(jié)果的基礎(chǔ)上，確定站間影像的重疊區(qū)域，采用Affine-SIFT方法得到前一站同當(dāng)前站圖像間匹配點，以前一站位置姿態(tài)為真值，通過站間平差確定當(dāng)前站的位置姿態(tài)。方法流程如下：
探測車站間視覺定位示意圖
月球車相鄰站點圖像特征匹配與追蹤
附相關(guān)文章：
萬文輝,2012. 基于立體視覺的深空探測車自主定位理論與方法研究,中國科學(xué)院研究生院博士學(xué)位論文.
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