一種基于dem數(shù)據(jù)的坡度擬合方法
【專利摘要】一種基于DEM數(shù)據(jù)的坡度擬合方法，步驟為：（1）從三維成像敏感器獲取三維地形數(shù)據(jù)；（2）對三維地形數(shù)據(jù)中包含的點進行間隔采樣形成采集矩陣；（3）選取K1X+K2Y+K3=Z作為坡度平面擬合方程；（4）對采集矩陣中的各采樣點進行中心坐標變換；（5）將K的計算代數(shù)化，由此得到K1的各分量k1_1,k1_2…k1_m，以及K2的各分量k2_1,k2_2…k2_n；（6）對k1_1,k1_2…k1_m進行大小排序，得到中間值由此得到對k2_1,k2_2…k2_n進行大小排序，得到中間值由此得到（7）根據(jù)步驟（6）中得到的K1、K2，利用公式計算得到坡度角本發(fā)明方法具有地形坡度估計快速性、高魯棒性的特點。
【專利說明】一種基于DEM數(shù)據(jù)的坡度擬合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于視覺導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種快速、魯棒坡度擬合方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地外星體的著陸，例如月面探測，由于著陸地形未知且表面分布著大量的撞擊坑和石塊，因此確定安全著陸區(qū)域規(guī)避障礙至關(guān)重要。
[0003]當(dāng)前，實施安全避障的敏感器包括光學(xué)成像敏感器和激光三維成像敏感器，前者利用二維灰度圖進行障礙識別，后者利用高程數(shù)據(jù)，也就是DEM數(shù)據(jù)進行障礙識別。由于光學(xué)圖像無法給出地形高度而激光三維成像敏感器可以提供高程信息，因此激光三維成像敏感器在美國、歐洲、日本以及我國航天科技中受到越來越多的關(guān)注，相應(yīng)的三維數(shù)據(jù)的處理技術(shù)也發(fā)展迅速。
[0004]坡度擬合是高程數(shù)據(jù)處理中的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的坡度擬合方法分為兩種，一種為直接最小二乘平面擬合、一種為隨機選點擬合迭代。前者的優(yōu)點是速度快一次輸出結(jié)果，但是也存在明顯不足易受到粗差的影響；后者通過多次擬合統(tǒng)計方式可以消除粗差影響但是所需要的運算量大。而且以上兩種方法在視場邊緣位置均出現(xiàn)求逆矩陣條件數(shù)偏大的情況，從而出現(xiàn)擬合坡度有誤，在工程實現(xiàn)中將導(dǎo)致星體著陸或者巡視障礙判斷失敗，引起重大航天事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有的坡度擬合方法存在抗粗差能力差、計算量過大并會引起航天器著陸過程中的障礙判斷失敗等問題，提供了一種基于DEM數(shù)據(jù)的坡度擬合方法，通過方程變換、位置中心變換、參數(shù)中值引入等新處理方式的引入，解決了月面著陸過程中的坡度識別問題，提高了擬合時的速度，并可推廣到更為廣泛的火星、小行星或者地面用船用安全著陸等領(lǐng)域。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種基于DEM數(shù)據(jù)的坡度擬合方法，步驟為:
[0007](I)從三維成像敏感器獲取三維地形數(shù)據(jù)，所述的三維地形數(shù)據(jù)為點的集合，每一個點均采用三個坐標值(X，Y，Z)表示，其中X，Y分別為地形平面的橫縱坐標，Z為高程坐標；
[0008](2)對步驟(I)的三維地形數(shù)據(jù)中包含的點進行間隔采樣形成采樣點集，其中X方向間隔dx, Y方向間隔dy,形成mXn采集矩陣；
[0009](3)選取KiX+K2Y+K3=Z作為坡度平面擬合方程，ΚΙ, K2, K3代表平面參數(shù)，記K=K1K2 K3] T= (GtG)-1GV 其中:
【權(quán)利要求】
1.一種基于DEM數(shù)據(jù)的坡度擬合方法，其特征在于步驟如下: (1)從三維成像敏感器獲取三維地形數(shù)據(jù)，所述的三維地形數(shù)據(jù)為點的集合，每一個點均采用三個坐標值(X，Y, Z)表示，其中X，Y分別為地形平面的橫縱坐標，Z為高程坐標； (2)對步驟(1)的三維地形數(shù)據(jù)中包含的點進行間隔采樣形成采樣點集，其中X方向間隔dx，Y方向間隔dy，形成mXη采集矩陣； (3)選取
【文檔編號】G06F17/50GK103440358SQ201310300633
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月15日
【發(fā)明者】王立, 周建濤, 楊春河, 王健蓉, 吳奮陟, 王永杰, 梁瀟, 鄭璇, 余成武 申請人:北京控制工程研究所