月面巡视探测器远距离单摄站定位及精度分析

针对月面巡视探测器远离着陆器后的高精度定位需求,提出了基于单摄站全景影像的定位方法。采用已获取的空间高分辨率影像提取控制点,并在单摄站的全景影像中提取相对应的控制点,通过空间交会方法完成巡视探测器的高精度定位。实验表明:提出的方法有效的减小了影像拼接时的变形,且具有稳定的定位能力和较好的定位精度,在实验的10个摄站中平均定位精度可以达到1.141m,最大定位误差为2.571m,完全能够满足巡视探测器远距离定位指标。     

基于目标的相机标定方法

在利用相机成像的几何原理进行三维坐标测量时,相机标定是首先要解决的问题.空间后方交会、直接线性变换及张正友标定法是3种常用的基于目标的标定方法.本文介绍了其基本原理,并分别进行了程序设计和实验验证,分析了3种方法中控制点数量、焦距大小与精度的关系以及方法的优劣性.结果 表明,过多的控制点会导致空间后方交会方法精度下降;随着焦距的增加,空间后方交会和直接线性变换方法的标定精度均有所下降;直接线性变换、空间后方交会、张正友标定法的可靠性、精度均依次降低.     

深空探测器同波束相位参考成图相对定位方法

针对我国后续深空探测任务中高精度相对定位需求,提出了采用天文同波束相位参考成图技术进行深空探测器相对定位的方法。首先建立适用于深空探测器信号特点的同波束相位参考成图相对定位模型,然后分析信号带宽和UV覆盖两个因素对测量精度的影响。最后利用我国VLBI观测网(CVN)在2013年15、20和21日接收的嫦娥三号着陆器和玉兔号巡视器下行同波束数据,处理得到了巡视器在5个环拍点相对着陆器的位置,验证了本文方法的可行性及其对探测器下行信号的强适应性。与视觉定位结果的对比表明,巡视器相对着陆器定位精度达到米级。     

铅垂线辅助城区航空影像的绝对定向

依据灭点理论，推导了空间铅垂线与航空影像的空间姿态角之间的关系及其相应的误差方程式，并分析了铅垂线辅助的单像空间后方交会和单模型绝对定向中所需的控制点数。最后，通过实际数据的试验研究了铅垂线辅助的单像空间后方交会和单模型绝对定向的精度与可靠性。试验结果表明，在传统的单像空间后方交会和单模型绝对定向中引入铅垂线约束条件，不仅定向精度与传统的基于控制点的绝对定向精度相当，而且可以减少所需的控制点数以及定向精度对控制点分布的依赖性。     

多基线数字近景摄影测量在建筑工程中的应用

多基线数字近景摄影测量与传统近景摄影测量相比,具有短基线、大重叠度的特点,短基线使得相邻光束交会角较小,易于提高影像匹配精度;大重叠度使得首尾交会角较大,从而可提高空间点定位精度。该方法有效地解决了影像匹配、交会角和点定位精度三者之间存在的矛盾。首先,利用非量测数码相机进行多基线平行摄影,借助Lensphoto软件实现建筑物立面点坐标的量测,并将其与高精度莱卡全站仪测量结果进行精度对比,最后分析控制点个数与点位精度之间的关系。实验表明,多基线近景摄影测量在建筑工程测量中可以取得较高的点位精度,控制点个数的增加会提高点位精度,但存在一定极限。     

嫦娥-3号月面巡视探测器立体相机的控制场检校

嫦娥-3号月面巡视探测器安装了一对导航相机、一对全景相机和一对避障相机,对这3对立体相机的检校是实施月面巡视探测器导航定位和地形恢复的基础。通过建立高精度的控制场,采用附有约束条件的间接平差方法,对嫦娥-3号月面巡视探测器的立体相机进行高精度的检校。试验表明,该方法能够提高相机检校的精度和稳定性。     

利用直线控制进行非量测相机的几何标定

研究了基于直线特征的非量测相机几何标定方法,依据中心投影影像的几何特性建立了基于直线特征的相机内参数标定模型,并推导了其线性化公式。与常规基于控制点的空间后方交会和几何检校的实验结果对比表明,该方法可以达到与传统方法同等的定位精度,且回避了常规方法物像必须严格对应的问题,为缺少控制点情况下的几何标定提供了另一个可选方案。     

基于加权整体最小二乘的单像空间后方交会解算

在常规单像空间后方交会的解算过程中,整体最小二乘(TLS)算法在减小地面控制点及观测变量存在的误差方面有较广泛的应用。但在解算不等精度测量时,直接采用TLS算法进行参数估计易出现解失真的情况,因此为提高解算精度,可以为不同观测值定权,进行外方位元素的计算。本文以解算全微分共线方程为研究主线,并引进协因数阵为观测值定权,尝试采用加权整体最小二乘算法(WTLS)对单像空间后方交会进行解算。实验结果表明,本文算法较最小二乘算法与整体最小二乘算法在精度和准确度方面均有较大提高,在单像空间后方交会解算中具有较好的应用前景。     

同波束VLBI技术对嫦娥三号巡视器的高精度相对定位

基于中国VLBI网的同波束技术对嫦娥三号着陆器和巡视器进行了跟踪测量,依据探测器的数传和遥测信标特征分别获得差分群时延和相时延两类测量量。由于两探测器所处地势平缓,采用了运动学统计和高程固定的约束方法相结合的定位模式,基于同波束差分群时延和相时延分别获得100m和1m的相对定位精度。对未来探月三期探测器返回时的目标分离、对接等过程及其他未来深空探测项目中的相对定位具有重要借鉴意义。     

沿主光轴影像的单像空间后方交会方法研究

提出了一种沿主光轴方向影像的单像空间后方交会方法，实现了相机检校和空间后方交会的同时进行。实验证明，该方法达到了比较理想的精度。     

月球地形测绘和月球大地测量(5)

主要介绍月球地形测绘和月球大地测量的情况。第一部分论述了月球大地测量(Selenodesy)的定义和方法。月球大地测量的一个特点是它的观测数据绝大部分都要依靠航天探测器或环月、绕月卫星来获取。月球大地测量的内容可以考虑有三个方面:一是在月球上给出一个有确定定义的坐标参考系,并在其中布测一个控制网;二是确定这一月球参考系的大地测量几何和物理常数;三是求定月球的外部重力场。第二部分介绍月球地形测绘。重点介绍了月球地形的特点,它大体分为月海、月陆、环形山等三种类型。     

On applications of selenodesy to lunar detection

IntroductionIn order to continuously track and surveylunardetector and other deep space detector and re-ceive the observation signals fromthem,the Na-tional Aeronautics and Space Administration(NASA) of America has started to establish thedeep space netwo…     

月球测绘在月球探测中的应用

根据探月历史概述了月球测绘与月球探测的关系、月球探测的焦点和我国探月计划；分析研究了月球测绘的关键技术；论述了月球测绘在月球探测中的应用。     

月球航天探测和月球测绘

对月球航天探测的主要情况作了回顾,概要介绍月球地形测绘和月球大地测量.首先介绍月球大地测量(Selenodesy)的定义和方法.月球大地测量的特点是它的观测数据绝大部分都要依靠航天探测器或环月、绕月卫星来获取.月球大地测量的内容可以考虑有三个方面:一是在月球上给出一个有确定定义的坐标参考系,并在其中布测一个控制网;二是确定这一月球参考系的大地测量几何和物理常数;三是求定月球的外部重力场.最后概述月球地形测绘的特点.     

月球地形测绘和月球大地测量(4)

主要介绍了美国在20世纪70年代著名的"阿波罗(Apollo)"登月项目,和90年代的"克莱门汀号(Clementine)"、"月球探测(LunarProspector)",以及欧共体的"SMART-1"探月航天器。1969年至1972年间阿波罗项目前后进行了17次环绕登月的各种试验,其中有6次成功登月。它们分别是"阿波罗"11,12,14,15,16,17号。"阿波罗"和以后的探月项目向科学家提供了大量的月球数据,其中有影像资料,月面和环月试验的成果,同时还进行了样本收集、月面及其周围环境的地学勘测和月球大地测量等各项工作。     

月球制图的投影选择与设计

月球地图投影是月球地图数学基础的主要内容,月球地图投影选择与设计是月球测绘的基础性和前瞻性工作.本文提出了月球地图投影系统设计的基本原则,选择与设计了适应月球全球、月球区域、月球大中比例尺的多层次、多尺度、多类型的月球地图投影系列,初步构建了月球地图投影的基本框架.     

月球卫星重力发展历程和我国月球探测建议

重力场是研究内部构造和星体演化的基本物理量,具有重要价值。概要介绍了新一代地球重力卫星,重点回顾了月球重力测量发展历程,详细地介绍了历史上重要的探月任务及具有代表性的月球重力场模型,指出了月球重力场反演存在的主要困难,最后,提出了我国发展自主探月计划的建议。     

月球遥感制图回顾与展望

对月球探测任务、月球遥感制图技术与产品进行综述。从1958年开始,全世界已开展126次(其中70次成功)月球探测工程任务,其中月球遥感制图是其必需的基础性工作。由于月球环境的特殊性,其遥感制图技术与对地观测制图相比具有很大的挑战和更大的难度。目前,中国嫦娥二号轨道器获取的7 m分辨率立体影像是覆盖全月球分辨率最高的立体影像数据,美国月球侦察轨道器LRO任务的激光雷达高度计LOLA数据是精度和密度最高的激光测高数据,LRO NAC影像的分辨率最高(0.5—2 m)但未覆盖全球。在各个探测任务中,基于月球遥感数据和摄影测量技术,已经制作了大量的全球及区域的影像拼图、正射影像图和数字高程模型等制图产品。对月球遥感制图技术发展进行展望,探讨了利用国际多探测任务数据建立新一代控制网和进行精细制图的必要性及技术思路。     

我国进行激光测月的研究

概述了全球激光测月的现状,分析了其困难和改进方法及我国开展激光测月的意义,提出了对我国开展激光测月工作的建议。     

月球Airy均衡状态与月壳厚度估计

月球水准面异常和表面地形变化是其内部密度不均匀和各个界面的起伏变化的体现,因此利用水准面和地形之比(geoid to topography ratio,GTR)可估计月球均衡和月壳厚度。本文基于月球重力场模型SGM100h和地形模型STM359_grid-02,经过去除表面玄武岩填充和深层异常质量影响,并结合理论Airy均衡模型中GTR与参考月壳厚度的关系,计算得到了新的月壳厚度模型。该模型的月壳平均厚度为36.9 km,背面比正面平均厚约13.5 km,Apollo12/14登陆点的月壳厚度分别是28.3 km和29.1 km。在各月海盆地存在着中央较薄、四周逐渐增厚的趋势。