第1章 绪论 1
1.1月球和火星探测概述 1
1.1.1月球探测概述 1
1.1.2火星探测概述 4
1.2月球和火星遥感制图与探测车导航定位的意义 7
1.3月球和火星遥感制图与探测车导航定位发展现状 8
1.3.1月球遥感制图发展现状 8
1.3.2火星遥感制图发展现状 11
1.3.3月球和火星探测车导航定位发展现状 12
1.4月球和火星制图和定位与对地观测制图和定位的差异 15
参考文献 16
第2章 月球和火星坐标系统与控制网 23
2.1月球和火星全球坐标系 23
2.2月球和火星的旋转参数 25
2.3月球和火星全球坐标系的坐标转换 26
2.4月球和火星地图投影 27
2.4.1等距圆柱投影 28
2.4.2 墨卡托投影 29
2.4.3等角方位投影 30
2.4.4正射投影 31
2.4.5摩尔威德投影 32
2.4.6等角圆锥投影 33
2.4.7全球地图投影方案 34
2.5月球和火星全球控制网 35
2.6用于着陆巡视探测的局部坐标系 36
参考文献 38
第3章 月球和火星轨道器数据几何建模与遥感制图 40
3.1月球和火星轨道器定轨定姿 40
3.1.1月球和火星轨道器定轨基本原理 40
3.1.2嫦娥一号和嫦娥二号轨道器的定轨 42
3.1.3国外月球和火星轨道器的定轨 43
3.1.4月球和火星轨道器定姿 44
3.2轨道器影像严格几何模型 46
3.2.1内定向 46
3.2.2外定向 48
3.3轨道器影像光束法平差与三维制图 50
3.3.1 CE-1影像姿态角常差改正 51
3.3.2 CE-2影像自检校光束法平差与三维制图 53
3.3.3 HiRISE影像光束法平差与三维制图 62
3.4轨道器影像通用几何模型 64
3.4.1通用几何模型的建立 64
3.4.2基于时间变量的有理函数模型 66
3.4.3有理函数模型对于行星轨道器影像的适用性 67
3.4.4基于有理函数模型的轨道器影像平差 70
3.5激光高度计数据轨道交叉点平差 72
3.5.1月球及火星激光高度计数据简介 72
3.5.2 CE-1激光高度计数据轨道交叉点时空分析 73
3.5.3 CE-1激光高度计数据轨道交叉点平差 77
3.5.4新的CE-1全月球DEM 83
3.6轨道器影像和激光高度计数据配准 86
3.6.1轨道器影像和激光高度计数据不一致性分析 86
3.6.2 CE-1月球轨道器影像和激光高度计数据配准 89
3.6.3 MGS火星轨道器影像和激光高度计数据配准 92
参考文献 93
第4章 月球和火星探测车导航定位 98
4.1航迹推算法探测车定位 98
4.2基于立体影像的探测车定位 100
4.2.1基于视觉测程的连续定位 100
4.2.2基于站点间图像的探测车定位 113
4.2.3立体相机/IMU/里程计集成定位 119
4.3基于探测车影像与轨道器影像配准的定位 123
4.3.1基于石块特征匹配的探测车定位 123
4.3.2基于地面影像DOM同卫星影像匹配的探测车定位 130
4.4恒星法探测车定位 135
4.5着陆器定位 137
4.5.1基于地标的交会定位 137
4.5.2基于降落相机序列图像的定位 138
4.6探测车导航路径规划 144
参考文献 145
第5章 月球和火星探测车影像制图 148
5.1探测车立体相机影像严格几何建模 148
5.1.1摄影测量模型 148
5.1.2 CAHV和CAHVOR模型 149
5.1.3 CAH VOR模型到摄影测量模型的转换 152
5.1.4摄影测量模型到CAHVOR模型的转换 154
5.2立体相机几何标定 155
5.3探测车立体影像三维测图能力分析 158
5.3.1立体相机测图理论精度 158
5.3.2火星车和月球车立体相机测图精度 160
5.4探测车影像光束法平差 163
5.4.1自由网平差模型 163
5.4.2带限制条件的平差 164
5.4.3光束法平差结果 165
5.5探测车影像匹配与三维测图 166
5.5.1基于特征点约束的探测车影像匹配 166
5.5.2传统马尔可夫随机场模型 167
5.5.3自适应马尔可夫场模型 168
5.5.4探测车影像三维测图 170
5.6探测车长基线测图 173
5.6.1探测车长基线测图精度 173
5.6.2探测车长基线平差结果 176
5.6.3探测车长基线影像匹配和制图 178
5.7变分辨率数字高程模型 179
5.7.1变分辨率数字高程模型 180
5.7.2变分辨率DEM生成算法 182
5.7.3变分辨率DEM应用实验 184
5.8全景影像自动拼图 186
5.8.1柱面全景影像拼图 186
5.8.2全景影像拼图实验 189
参考文献 191
第6章 月球和火星遥感制图与导航定位技术的工程应用 194
6.1定位制图技术在嫦娥三号月球探测任务中的应用 194
6.1.1嫦娥三号定位制图坐标系统 194
6.1.2月球轨道器影像制图 195
6.1.3嫦娥三号导航相机影像制图 199
6.1.4嫦娥三号着陆点定位 202
6.1.5嫦娥三号月球车定位 207
6.1.6嫦娥三号月球车巡视探测路径规划 210
6.1.7嫦娥三号遥操作成果制图系统 213
6.1.8嫦娥三号定位制图产品的科学应用探讨 214
6.2定位制图技术在美国火星车探测任务中的应用 214
6.2.1轨道器影像着陆区制图 216
6.2.2火星车制图产品 220
6.2.3火星车着陆点定位 228
6.2.4火星车定位 231
6.2.5火星车定位制图产品可视化与发布 235
6.2.6火星车定位制图产品的科学应用 238
参考文献 238
索引 242