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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　探測(cè)地外天體對(duì)人類的持續(xù)生存和不斷向地球以外的空間擴(kuò)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。人類已經(jīng)渡過了深空探測(cè)的初級(jí)階段，正在向中級(jí)階段邁進(jìn)。對(duì)地外天體的探測(cè)方式也從飛越、交會(huì)、繞飛發(fā)展到著陸、巡視與采樣返回。在地外天體著陸是實(shí)現(xiàn)對(duì)地外天體近距離觀測(cè)、研究以及資源開發(fā)利用的關(guān)鍵，同時(shí)也是獲取具有更大科學(xué)價(jià)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(chǎng)表征、星表特征提取、著陸位姿確定、著陸軌跡規(guī)劃等多個(gè)方面，系統(tǒng)地介紹著陸自主光學(xué)導(dǎo)航與制導(dǎo)的基礎(chǔ)理論與技術(shù)方法，包括基于圖像信息的天體建模方法、天體引力場(chǎng)快速預(yù)測(cè)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(dǎo)方法，并通過以實(shí)際著陸探測(cè)任務(wù)為背景，結(jié)合著陸過程的不同階段與不同外界條件，給出了綜合導(dǎo)航制導(dǎo)與控制系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)案例。書中既包括地外天體著陸自主導(dǎo)航與制導(dǎo)的基礎(chǔ)理論，又含有新穎的自主光學(xué)導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想與實(shí)用方法。本書可供從事深空探測(cè)相關(guān)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(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書。

作者簡(jiǎn)介

　　高艾，副教授，博士生導(dǎo)師，入選中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程。長(zhǎng)期從事深空探測(cè)器自主導(dǎo)航、軌跡規(guī)劃與制導(dǎo)控制等方面研究工作。先后獲得國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家863課題、973子課題、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目等資助。獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)防科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)防科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。

圖書目錄

目　錄
第１章　緒論１
　１?１　地外天體著陸任務(wù)２
　?。?１?１　月球著陸任務(wù)２
　?。?１?２　小天體著陸任務(wù)５
　?。?１?３　行星著陸任務(wù)８
　?。?１?４　地外天體著陸任務(wù)特點(diǎn)１０
?。?２　面臨問題與研究現(xiàn)狀１３
　　１?２?１　天體表面模型與引力場(chǎng)建模１３
　?。?２?２　星表特征提取與障礙檢測(cè)１９
　?。?２?３　導(dǎo)航狀態(tài)確定與估計(jì)濾波２５
　?。?２?４　著陸軌跡規(guī)劃與制導(dǎo)控制２８
　１?３　本書主要內(nèi)容３３
　參考文獻(xiàn)３６
第２章　基于圖像信息的天體模型４０
?。?１　天體圖像特征點(diǎn)提取匹配算法４０
　?。?１?１　圖像特征點(diǎn)提取算法４０
　　２?１?２　圖像特征點(diǎn)匹配篩選算法４４
?。?２　基于特征點(diǎn)的天體點(diǎn)云模型構(gòu)建４７
　?。?２?１　相機(jī)模型的建立４７　?
　?。?２?２　天體模型點(diǎn)云構(gòu)建４９
?。?３　天體點(diǎn)云模型的網(wǎng)格化方法５２
　參考文獻(xiàn)５８
第３章　天體引力場(chǎng)快速預(yù)測(cè)方法６１
?。?１　傳統(tǒng)引力場(chǎng)建模方法６２
　３?２　基于插值的引力場(chǎng)建模方法７０
?。?３　基于機(jī)器學(xué)習(xí)的引力場(chǎng)建模方法７２
　?。?３?１　預(yù)測(cè)模型數(shù)據(jù)選?。罚?br />　?。?３?２　預(yù)測(cè)模型建立７３
　?。?３?３　預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練７５
　?。?３?４　預(yù)測(cè)精度分析７６
　參考文獻(xiàn)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(jī)的特征預(yù)檢測(cè)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(jī)分類方法１０２
　?。?２?４　支持向量機(jī)分類學(xué)習(xí)方法１０３
?。?３　基于聚類分析的特征點(diǎn)篩選方法１０４
　?。?３?１　基于局部密度的點(diǎn)簇聚類方法１０４
　?。?３?２　隕石坑篩選與標(biāo)記１０６
?。?４　基于深度學(xué)習(xí)的隕石坑檢測(cè)方法１０７
　　４?４?１　隕石坑數(shù)據(jù)集１０７
　?。?４?２　Unet網(wǎng)絡(luò)模型１０７
　?。?４?３　損失函數(shù)設(shè)置１０９
　?。?４?４　訓(xùn)練設(shè)置１０９
　?。?４?５　評(píng)價(jià)指標(biāo)１１０
　?。?４?６　實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析１１０
　參考文獻(xiàn)１１２
第５章　著陸自主位姿確定方法１１６
?。?１　基于視線測(cè)量的自主光學(xué)導(dǎo)航方法１１６
　?。?１?１　相關(guān)坐標(biāo)系定義１１６
　?。?１?２　視線測(cè)量導(dǎo)航１１８
?。?２　導(dǎo)航方案可觀測(cè)性分析１２０
　　５?２?１　可觀測(cè)性的分析方法１２０
　?。?２?２　系統(tǒng)可觀測(cè)性分析１２１
　５?３　導(dǎo)航濾波算法設(shè)計(jì)１２４
　?。?３?１　狀態(tài)方程與觀測(cè)方程１２４
　?。?３?２　擴(kuò)展卡爾曼濾波器設(shè)計(jì)１２６
　參考文獻(xiàn)１２７
第６章　行星進(jìn)入軌跡優(yōu)化與評(píng)估方法１３０
　６?１　進(jìn)入段可達(dá)集優(yōu)化求解方法１３０
　?。?１?１　可達(dá)集的相關(guān)定義１３１
　?。?１?２　可達(dá)集的計(jì)算方法１３２
?。?２　基于最大終端高度的進(jìn)入軌跡優(yōu)化求解１３５
　?。?２?１　行星進(jìn)入最優(yōu)軌跡生成１３６
　?。?２?２　進(jìn)入段最大終端高度快速評(píng)估方法１３６
?。?３　進(jìn)入軌跡特性分析與飛行能力評(píng)估１３８
　?。?３?１　進(jìn)入軌跡特性分析１３８
　?。?３?２　飛行能力與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估１５０
　參考文獻(xiàn)１５５
第７章　安全著陸軌跡規(guī)劃與制導(dǎo)方法１５７
?。?１　著陸地形危險(xiǎn)障礙檢測(cè)方法１５７
　?。?１?１　巖石與隕石坑障礙檢測(cè)方法１５７
　?。?１?２　陡坡地形與斷層障礙檢測(cè)方法１５８
　７?２　基于特征分布統(tǒng)計(jì)信息的行星地形安全評(píng)估準(zhǔn)則１５９
　?。?２?１　特征密度的統(tǒng)計(jì)信息計(jì)算１６０
　?。?２?２　基于特征密度因子的地形安全評(píng)估準(zhǔn)則１６１
?。?３　基于李雅普諾夫函數(shù)的著陸軌跡設(shè)計(jì)１６３
　　７?３?１　勢(shì)函數(shù)軌跡設(shè)計(jì)方法１６３
　?。?３?２　著陸地形危險(xiǎn)性函數(shù)１６５
　參考文獻(xiàn)１６８
第８章　著陸導(dǎo)航制導(dǎo)綜合仿真實(shí)驗(yàn)１７１
?。?１　仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)１７１
?。?２　實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建１７３
?。?３　綜合仿真實(shí)驗(yàn)分析１７５
　　８?３?１　路標(biāo)模型精度對(duì)導(dǎo)航精度的影響１８０
　?。?３?２　狀態(tài)初值偏差對(duì)導(dǎo)航精度的影響１８２
　　８?３?３　不同地形環(huán)境下勢(shì)函數(shù)制導(dǎo)可靠性分析１８４
　參考文獻(xiàn)１８７