第1章 概论 1
1.1月面巡视器遥操作现状 2
1.1.1国外研究现状 2
1.1.2国内研究现状 4
1.2月面巡视器遥操作 5
1.2.1月面环境介绍 5
1.2.2月面巡视器的作用及组成 6
1.2.3月面巡视器遥操作概念及模式 7
1.3月面巡视器遥操作系统 9
1.3.1硬件系统 10
1.3.2软件系统 11
1.4本书内容概况 12
参考文献 13
第2章 地形重构 14
2.1成像测量基础 14
2.1.1坐标系定义 14
2.1.2数字图像成像理论 18
2.1.3月面探测成像模型 23
2.2图像预处理 25
2.2.1图像解析与组织 25
2.2.2图像处理 27
2.3图像匹配 30
2.3.1图像校正 30
2.3.2特征点提取 32
2.3.3图像匹配算法 35
2.3.4立体图像匹配 42
2.3.5序列图像匹配 44
2.4地形构建 50
2.4.1点云解算 50
2.4.2网格剖分 54
2.4.3数字高程 55
2.4.4正射影像 56
2.4.5融合与截取 58
2.5小结 58
参考文献 59
第3章 任务规划 60
3.1分层规划和约束 60
3.1.1分层规划 61
3.1.2规划约束 62
3.2任务规划的概念模型 68
3.2.1时态规划的基本概念与术语 68
3.2.2时态规划概念的运用 70
3.3规划任务描述语言 72
3.3.1任务描述的结构 73
3.3.2状态的描述方法 74
3.3.3动作的描述方法 75
3.4任务规划的建模与描述 76
3.4.1操作建模 77
3.4.2任务实例建模 80
3.5规划求解方法 81
3.5.1任务规划的内容 81
3.5.2任务规划算法 82
3.5.3启发函数设计 83
3.6小结 84
参考文献 85
第4章 路径规划 86
4.1月球表面环境图 88
4.1.1坡度坡向计算 88
4.1.2粗糙度计算 93
4.1.3阶梯边缘检测计算 97
4.1.4通视性计算 101
4.1.5导引/排斥代价计算 105
4.2路径搜索 108
4.2.1搜索算法 110
4.2.2代价计算 113
4.2.3优化目标 113
4.3路径优化 115
4.3.1关键路径点提取 115
4.3.2路径点曲线拟合 116
4.4小结 118
参考文献 119
第5章 机械臂控制 121
5.1机械臂运动学 122
5.1.1 D-H参数规则 123
5.1.2坐标系定义 124
5.1.3机械臂运动学方程 125
5.1.4机械臂运动学的应用 133
5.2机械臂逆运动学 137
5.2.1代数解法 138
5.2.2几何解法 139
5.3轨迹规划与生成 143
5.3.1关节空间规划 144
5.3.2笛卡儿空间规划 147
5.4无碰撞路径规划 150
5.4.1问题描述 150
5.4.2基于随机采样的路径规划 151
5.4.3碰撞检测 153
5.4.4路径平滑 155
5.5小结 155
参考文献 156
第6章 视觉导航定位 157
6.1理论基础 157
6.1.1动态序列图像定位 157
6.1.2静态立体图像定位 164
6.1.3鱼眼立体图像定位 167
6.2模式分工 169
6.2.1着陆点定位 169
6.2.2导航点定位算法 171
6.2.3机械臂探测目标点定位算法 174
6.3小结 177
参考文献 177
第7章 无线电定位与导航 180
7.1时空参考框架 181
7.1.1时间系统的定义 181
7.1.2时间系统的转换 183
7.1.3坐标系统的定义 185
7.1.4坐标系统转换 186
7.2无线电测量原理 191
7.2.1 USB/UXB测量 191
7.2.2干涉测量 204
7.3无线电测量观测模型 211
7.3.1观测方程定义 211
7.3.2观测方程及偏导数 212
7.4无线电测量误差修正 218
7.4.1传播介质修正 218
7.4.2设备零值修正 222
7.4.3数据时标修正 224
7.4.4测距解模糊 225
7.4.5站间钟差修正 225
7.5无线电定位估值理论 226
7.5.1定位估值方法 226
7.5.2单目标定位算法 227
7.5.3多目标定位算法 229
7.6小结 231
参考文献 231
第8章 “玉兔”号巡视器的遥操作 233
8.1“玉兔”号巡视器概况 233
8.1.1“玉兔”号巡视器的组成及功能 233
8.1.2“玉兔”号巡视器工作能力 235
8.1.3“玉兔”号巡视器工作模式 236
8.2“玉兔”号巡视器月面工作约束条件分析 237
8.2.1地形约束 238
8.2.2光照约束 238
8.2.3测控约束 238
8.2.4热控约束 238
8.2.5工作模式约束 239
8.3“玉兔”号巡视器与着陆器分离控制过程 239
8.3.1分离条件约束 239
8.3.2分离过程 239
8.3.3分离控制 240
8.4“玉兔”号巡视器月面遥操作工作过程 242
8.4.1巡视器遥操作工作流程 243
8.4.2任务整体规划 244
8.4.3探测周期规划 247
8.4.4导航单元规划 252
8.5“玉兔”号巡视器月食前后控制过程 260
8.5.1月食前控制过程 260
8.5.2月食后控制过程 261
8.6“玉兔”号巡视器月夜休眠唤醒控制过程 261
8.6.1寻找休眠点过程 262
8.6.2月夜休眠设置过程 263
8.6.3休眠唤醒控制过程 263
8.7小结 263
参考文献 263