一种三维地形避障算法的适应性评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及航天遥感技术领域，具体而言涉及一种H维地形避障算法的适应性评 价方法。
【背景技术】
[0002] 激光H维成像敏感器是完成软着陆过程避障任务的重要保障，在一定程度上，该 设备的成像和分析结果是着陆成功的关键。
[000引DEM图像（数字高程模型）是W绝对高程或海拔表示的地形模型，具有精度恒定、 表达多样、更新实时、尺度综合等特点。相对于光学图像而言，DEM数据支持H维地形可视 化，所W其在障碍点的选取与安全区域的检测上结果更精确，DEM图像用于避障任务会取得 更好的效果。
[0004] 但由于月面拍摄条件的特殊性，成像过程将面临光照变化，成像崎变、平台振动W 及复杂地形等不利因素，成像的质量变化较大，而成像的质量又将直接影响避障算法的处 理结果。
[0005] 因此，面对众多的避障算法，例如，An化ew Johnson, Allan Klumpp等人提出的 "Lidar-based 化zard Avoidance for Safe Landing on Mars"算法，又如哈尔滨工业大 学宋政吉、耿殿伍、姜兴渭提出的"一种基于高程图的危险区识别算法"（在于哈尔滨工业大 学学报第38卷第6期，2006年6月），又如哈尔滨工业大学朱圣洁英、崔平远、崔祐涛提出 的"基于LIDAR的月球软着陆器障碍检测规避方法"（载于2008年航空宇航科学与技术全 国博±生学术论坛），等等，如何实现对避障算法性能的制约，并利用评价得到的反馈信息 修正避障算法，保证软着陆避障任务的顺利实施，是目前需要解决的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明目的在于提供一种H维地形避障算法的适应性评价方法，可有效评定待评 价避障算法，得到待评价避障算法对H维地形区域的适应性评价结果，从而保证软着陆避 障任务的顺利实施。
[0007] 本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求W另选或有 利的方式发展独立权利要求的技术特征。
[0008] 为达成上述目的，本发明提出所采用的技术方案如下：
[0009] 一种H维地形避障算法的适应性评价方法，其实现包括W下步骤：
[0010] 步骤1、判断采用某一避障算法计算得到的后验安全区域与给定的所有先验安全 区域的相容性；如果后验安全区域不在任意一个先验安全区域中，则判定前述避障算法评 价失败；否则，进入下述步骤2 ;
[0011] 步骤2、判断前述后验安全区域与给定的所有先验障碍区域的互斥性；如果后验 安全区域与任意一个先验障碍区域相交，则判定前述避障算法评价失败；否则，判定前述避 障算法评价成功。
[0012] 由W上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于；本发明提出的适应性评 价方法，针对H维地形避障算法的制约，提出一种新的评价体系和原理，将避障算法适应性 评价问题转换成方形和方形的相容问题W及方形和圆形的碰撞检测问题，该评价方法的实 现过程简单，计算量小，而且原理简明，不依赖复杂建模、分析，可即可有效地评定待评价避 障算法的性能，从而保证软着陆避障任务的顺利实施。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明一实施方式H维地形避障算法的适应性评价方法的实现流程示意 图。
【具体实施方式】
[0014] 为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0015] 如图1所示，根据本发明的较优实施例，一种H维地形避障算法的适应性评价方 法，其实现包括W下步骤：
[0016] 步骤1、判断采用某一避障算法计算得到的后验安全区域与给定的所有先验安全 区域的相容性；如果后验安全区域不在任意一个先验安全区域中，则判定前述避障算法评 价失败；否则，进入下述步骤2;
[0017] 步骤2、判断前述后验安全区域与给定的所有先验障碍区域的互斥性；如果后验 安全区域与任意一个先验障碍区域相交，则判定前述避障算法评价失败；否则，判定前述避 障算法评价成功。
[0018] 本实施例中，将利用待评价避障算法计算得出的后验安全区域与给定的所有先验 安全区域、先验障碍区域的相对位置关系信息，转换成方形和圆形的相容、碰撞检测问题， 简化处理，通过判断方形和圆形的相容、碰撞结果，得到避障算法的性能，即评价成功/不 成功。
[0019] 对于任意一个后验安全区域，如果在先验的一个安全区域之中（包括边重合的情 况）并且和每一个先验障碍区域均都不相交（相切除外），则认为避障算法得到的该安全点 是成功的。只要避障算法对一幅图像计算得到所有安全点中有一个是后验安全区域的，就 认为避障算法对该图像适应性评价成功。
[0020] 满足评价条件的算法被评价为成功，即利用待评价避障算法所得的计算结果可 靠，响应的，不满足评价条件的被评价为不成功。
[0021] 作为优选，前述步骤1中，后验安全区域与给定的所有先验安全区域的相容性判 断包括W下步骤：
[0022] 步骤1-1、将前述先验安全区域等效为第一方形A，将前述后验安全区域等效为第 二方形B，其中，第一方形A的中必坐标为P (XI，yi)，第二方形B的中必坐标为Q (?, y2)，第 一方形A边长的一半为r，第二方形B边长的一半为R ;
[0023] 步骤1-2、判断下述式（1)是否同时成立：
[0024] (Xi-r《而-时&&(而+1?《Xi+;r)&&(yi-r《y厂R)&&(y2+R《Yi甘）（1)
[002引其中，&&为逻辑运算符；
[0026] 如果前述式（1)不成立，则第一方形A与第二方形B不相容，判定前述避障算法评 价失败；如果前述式（I)成立，则第一方形A与第二方形B相容。
[0027] 作为优选，前述步骤2中，所述后验安全区域与给定的所有先验障碍区域的互斥 性判断包括W下步骤：
[0028] 步骤2-1、将前述后验安全区域等效为前述第二方形B，将前述先验障碍区域等效 为第一圆形C，其中，第二方形B的中必坐标为Q(X2, 72)，第一圆形C的圆必坐标为0(?, 73)， 第二方形B边长的一半为R ;第一圆形C的半径为D ;
[0029] 步骤2-2、计算第二方形B中必点与第一圆形C圆必的欧式距离d :
[0030] (/= - .V,厂 + (片-.V;)- V 2 /
[003。 步骤2-3、判断下述式（3)-做是否成立：
[0032] d < D (3)
[0033] d < R (4)
[0034] (x3 > X2) && (X3 < X2+R) && (y3 < 72) && (Ys > Y2~R)妨
[0035] (? > X2)&&(X；3 < X2+R)&&(ys > Y2)&&(y3 < Y2+R) (6)
[0036] (? < X2) &a