一种基于dem数据的坡度拟合方法
【专利摘要】一种基于DEM数据的坡度拟合方法，步骤为：（1）从三维成像敏感器获取三维地形数据；（2）对三维地形数据中包含的点进行间隔采样形成采集矩阵；（3）选取K1X+K2Y+K3=Z作为坡度平面拟合方程；（4）对采集矩阵中的各采样点进行中心坐标变换；（5）将K的计算代数化，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）对k1_1,k1_2…k1_m进行大小排序，得到中间值由此得到对k2_1,k2_2…k2_n进行大小排序，得到中间值由此得到（7）根据步骤（6）中得到的K1、K2，利用公式计算得到坡度角本发明方法具有地形坡度估计快速性、高鲁棒性的特点。
【专利说明】一种基于DEM数据的坡度拟合方法
【技术领域】
[0001]本发明属于视觉导航【技术领域】，涉及一种快速、鲁棒坡度拟合方法。
【背景技术】
[0002]地外星体的着陆，例如月面探测，由于着陆地形未知且表面分布着大量的撞击坑和石块，因此确定安全着陆区域规避障碍至关重要。
[0003]当前，实施安全避障的敏感器包括光学成像敏感器和激光三维成像敏感器，前者利用二维灰度图进行障碍识别，后者利用高程数据，也就是DEM数据进行障碍识别。由于光学图像无法给出地形高度而激光三维成像敏感器可以提供高程信息，因此激光三维成像敏感器在美国、欧洲、日本以及我国航天科技中受到越来越多的关注，相应的三维数据的处理技术也发展迅速。
[0004]坡度拟合是高程数据处理中的重要环节。传统的坡度拟合方法分为两种，一种为直接最小二乘平面拟合、一种为随机选点拟合迭代。前者的优点是速度快一次输出结果，但是也存在明显不足易受到粗差的影响；后者通过多次拟合统计方式可以消除粗差影响但是所需要的运算量大。而且以上两种方法在视场边缘位置均出现求逆矩阵条件数偏大的情况，从而出现拟合坡度有误，在工程实现中将导致星体着陆或者巡视障碍判断失败，引起重大航天事故。
【发明内容】
[0005]本发明的技术解决问题是:克服现有的坡度拟合方法存在抗粗差能力差、计算量过大并会引起航天器着陆过程中的障碍判断失败等问题，提供了一种基于DEM数据的坡度拟合方法，通过方程变换、位置中心变换、参数中值引入等新处理方式的引入，解决了月面着陆过程中的坡度识别问题，提高了拟合时的速度，并可推广到更为广泛的火星、小行星或者地面用船用安全着陆等领域。
[0006]本发明的技术解决方案是:一种基于DEM数据的坡度拟合方法，步骤为:
[0007](I)从三维成像敏感器获取三维地形数据，所述的三维地形数据为点的集合，每一个点均采用三个坐标值(X，Y，Z)表示，其中X，Y分别为地形平面的横纵坐标，Z为高程坐标；
[0008](2)对步骤(I)的三维地形数据中包含的点进行间隔采样形成采样点集，其中X方向间隔dx, Y方向间隔dy,形成mXn采集矩阵；
[0009](3)选取KiX+K2Y+K3=Z作为坡度平面拟合方程，ΚΙ, K2, K3代表平面参数，记K=K1K2 K3] T= (GtG)-1GV 其中:
【权利要求】
1.一种基于DEM数据的坡度拟合方法，其特征在于步骤如下: (1)从三维成像敏感器获取三维地形数据，所述的三维地形数据为点的集合，每一个点均采用三个坐标值(X，Y, Z)表示，其中X，Y分别为地形平面的横纵坐标，Z为高程坐标； (2)对步骤(1)的三维地形数据中包含的点进行间隔采样形成采样点集，其中X方向间隔dx，Y方向间隔dy，形成mXη采集矩阵； (3)选取
【文档编号】G06F17/50GK103440358SQ201310300633
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年7月15日 优先权日:2013年7月15日
【发明者】王立, 周建涛, 杨春河, 王健蓉, 吴奋陟, 王永杰, 梁潇, 郑璇, 余成武 申请人:北京控制工程研究所