地外天體著陸自主導航與制導

定　價：￥68.00

作　者：	高艾，崔平遠，尚海濱著
出版社：	中國宇航出版社
叢編項：
標　簽：	暫缺

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ISBN：	9787515920504	出版時間：	2022-03-01	包裝：	平裝-膠訂
開本：	32開	頁數(shù)：		字數(shù)：

內容簡介

　　探測地外天體對人類的持續(xù)生存和不斷向地球以外的空間擴展有著重要的現(xiàn)實意義。人類已經渡過了深空探測的初級階段，正在向中級階段邁進。對地外天體的探測方式也從飛越、交會、繞飛發(fā)展到著陸、巡視與采樣返回。在地外天體著陸是實現(xiàn)對地外天體近距離觀測、研究以及資源開發(fā)利用的關鍵，同時也是獲取具有更大科學價值信息的重要途徑。本書圍繞地外天體著陸的特殊環(huán)境與約束問題，從天體模型、引力場表征、星表特征提取、著陸位姿確定、著陸軌跡規(guī)劃等多個方面，系統(tǒng)地介紹著陸自主光學導航與制導的基礎理論與技術方法，包括基于圖像信息的天體建模方法、天體引力場快速預測方法、著陸星表特征提取與處理方法、著陸自主位姿確定方法、安全著陸軌跡規(guī)劃與制導方法，并通過以實際著陸探測任務為背景，結合著陸過程的不同階段與不同外界條件，給出了綜合導航制導與控制系統(tǒng)典型設計案例。書中既包括地外天體著陸自主導航與制導的基礎理論，又含有新穎的自主光學導航與制導系統(tǒng)設計思想與實用方法。本書可供從事深空探測相關工作的研究人員和科技工作者閱讀，也可作為高等院校相關專業(yè)的教學參考書。

作者簡介

　　高艾，副教授，博士生導師，入選中國科協(xié)青年人才托舉工程。長期從事深空探測器自主導航、軌跡規(guī)劃與制導控制等方面研究工作。先后獲得國家自然科學基金項目、國家863課題、973子課題、國家重點研發(fā)項目等資助。獲國家科技進步二等獎1項、國防科技進步一等獎1項、國防科技進步二等獎2項。

圖書目錄

目　錄
第１章　緒論１
?。?１　地外天體著陸任務２
　?。?１?１　月球著陸任務２
　?。?１?２　小天體著陸任務５
　?。?１?３　行星著陸任務８
　?。?１?４　地外天體著陸任務特點１０
?。?２　面臨問題與研究現(xiàn)狀１３
　?。?２?１　天體表面模型與引力場建模１３
　?。?２?２　星表特征提取與障礙檢測１９
　?。?２?３　導航狀態(tài)確定與估計濾波２５
　?。?２?４　著陸軌跡規(guī)劃與制導控制２８
?。?３　本書主要內容３３
　參考文獻３６
第２章　基于圖像信息的天體模型４０
?。?１　天體圖像特征點提取匹配算法４０
　?。?１?１　圖像特征點提取算法４０
　?。?１?２　圖像特征點匹配篩選算法４４
?。?２　基于特征點的天體點云模型構建４７
　　２?２?１　相機模型的建立４７　?
　?。?２?２　天體模型點云構建４９
?。?３　天體點云模型的網格化方法５２
　參考文獻５８
第３章　天體引力場快速預測方法６１
?。?１　傳統(tǒng)引力場建模方法６２
　３?２　基于插值的引力場建模方法７０
?。?３　基于機器學習的引力場建模方法７２
　?。?３?１　預測模型數(shù)據(jù)選取７２
　?。?３?２　預測模型建立７３
　　３?３?３　預測模型訓練７５
　?。?３?４　預測精度分析７６
　參考文獻９１
第４章　著陸星表特征提取與處理方法９４
?。?１　星表特征提取方法的基本原理９４
?。?２　基于支持向量機的特征預檢測方法９５
　?。?２?１　隕石坑模擬模型９６
　?。?２?２　隕石坑圖像模擬９７
　　４?２?３　基于HOG特征的支持向量機分類方法１０２
　?。?２?４　支持向量機分類學習方法１０３
?。?３　基于聚類分析的特征點篩選方法１０４
　?。?３?１　基于局部密度的點簇聚類方法１０４
　?。?３?２　隕石坑篩選與標記１０６
?。?４　基于深度學習的隕石坑檢測方法１０７
　?。?４?１　隕石坑數(shù)據(jù)集１０７
　　４?４?２　Unet網絡模型１０７
　?。?４?３　損失函數(shù)設置１０９
　?。?４?４　訓練設置１０９
　?。?４?５　評價指標１１０
　　４?４?６　實驗結果分析１１０
　參考文獻１１２
第５章　著陸自主位姿確定方法１１６
?。?１　基于視線測量的自主光學導航方法１１６
　?。?１?１　相關坐標系定義１１６
　?。?１?２　視線測量導航１１８
?。?２　導航方案可觀測性分析１２０
　?。?２?１　可觀測性的分析方法１２０
　　５?２?２　系統(tǒng)可觀測性分析１２１
?。?３　導航濾波算法設計１２４
　?。?３?１　狀態(tài)方程與觀測方程１２４
　　５?３?２　擴展卡爾曼濾波器設計１２６
　參考文獻１２７
第６章　行星進入軌跡優(yōu)化與評估方法１３０
?。?１　進入段可達集優(yōu)化求解方法１３０
　　６?１?１　可達集的相關定義１３１
　?。?１?２　可達集的計算方法１３２
　６?２　基于最大終端高度的進入軌跡優(yōu)化求解１３５
　?。?２?１　行星進入最優(yōu)軌跡生成１３６
　　６?２?２　進入段最大終端高度快速評估方法１３６
?。?３　進入軌跡特性分析與飛行能力評估１３８
　?。?３?１　進入軌跡特性分析１３８
　　６?３?２　飛行能力與風險評估１５０
　參考文獻１５５
第７章　安全著陸軌跡規(guī)劃與制導方法１５７
?。?１　著陸地形危險障礙檢測方法１５７
　　７?１?１　巖石與隕石坑障礙檢測方法１５７
　?。?１?２　陡坡地形與斷層障礙檢測方法１５８
　７?２　基于特征分布統(tǒng)計信息的行星地形安全評估準則１５９
　?。?２?１　特征密度的統(tǒng)計信息計算１６０
　?。?２?２　基于特征密度因子的地形安全評估準則１６１
?。?３　基于李雅普諾夫函數(shù)的著陸軌跡設計１６３
　?。?３?１　勢函數(shù)軌跡設計方法１６３
　?。?３?２　著陸地形危險性函數(shù)１６５
　參考文獻１６８
第８章　著陸導航制導綜合仿真實驗１７１
?。?１　仿真實驗設計１７１
?。?２　實驗環(huán)境的搭建１７３
　８?３　綜合仿真實驗分析１７５
　?。?３?１　路標模型精度對導航精度的影響１８０
　　８?３?２　狀態(tài)初值偏差對導航精度的影響１８２
　?。?３?３　不同地形環(huán)境下勢函數(shù)制導可靠性分析１８４
　參考文獻１８７