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
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于視覺導航【技術領域】，涉及一種快速、魯棒坡度擬合方法。
【背景技術】
[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)避障礙至關重要。
[0003]當前，實施安全避障的敏感器包括光學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注，相應的三維數(shù)據(jù)的處理技術也發(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)明內容】

[0005]本發(fā)明的技術解決問題是: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域。
[0006]本發(fā)明的技術解決方案是: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