利用陨石坑作为地标的月球车定位

迄今为止，行星漫游车上的定位能力使用了相对导航，即在每次行驶中通过积分轮里程计、视觉里程计与惯性测量的组合来跟踪相对于每次行驶起点的位置。在每次行驶结束时，通过地面在环（GITL）交互，通过将漫游车上的图像或局部地图与轨道侦察图像或漫游车当前位置周边大区域的地图进行匹配，从人类操作员处获得更全局参考系中的位置更新。自主漫游车行驶距离受限，以使累积的相对导航误差不危及漫游车驶入由轨道图像已知的危险物的可能。然而，最近研究的若干漫游车任务概念需要在 GITL 周期之间进行更长得多的行驶，尤其是针对月球。这些概念要求更高的自主性以最小化 GITL 周期来实现如此大的范围；车载全局定位是这种自主性的关键要素。过去已研究多种车载漫游车全局定位技术，但尚未出现令人满意的解决方案。对于月球，普遍存在的陨石坑提供了一种新的可能，即从轨道绘制陨石坑地图，随后通过漫游车上的相机和/或激光雷达识别陨石坑地标。该方法适用于月球各处，不需要像某些其他方法那样从轨道获取高分辨率立体成像，并有可能随时实现 5 至 10 m 量级的定位精度。本文描述了我们基于陨石坑的月球车定位技术方法，并给出了利用车载激光雷达或立体相机的三维点云数据以及单目车载图像中阴影线索进行陨石坑检测的初始结果。