50、行星着陆中基于地标选择优化的导航方法

行星着陆中基于地标选择优化的导航方法

1. 主要贡献概述

为了实现行星着陆中高精度的自主导航，提出了一种新颖的地标选择优化方法。该方法主要有以下几个方面的贡献：
- 基于克拉美 - 罗下界（CRLB）和马氏距离构建目标函数，用于评估系统状态估计的性能。
- 将星载资源作为优化约束条件，把最优解的求解过程转化为半正定规划问题。
- 证明了优化问题的可解性，以说明该方法的可行性。
- 将该方法应用于行星着陆场景的模拟中。

2. 基于地标的行星着陆导航系统

可以利用惯性导航系统（INS）和行星上地标序列图像构建光学行星着陆导航方案。在构建导航系统模型之前，需要定义导航系统的相对坐标系：
- 着陆坐标系（L） ：以行星上的着陆点为中心，$x_L$ 和 $y_L$ 轴位于当地水平面内，$z_L$ 轴构成右手坐标系。该坐标系被选作导航坐标系。
- 本体坐标系（B） ：以着陆器的质心为中心，三个坐标轴定义为着陆器的三个对称轴。
- 相机坐标系（C） ：以相机的焦点中心为中心，$x_c$ 轴指向视场（FOV）的右侧，$z_c$ 轴从视场向上，$y_L$ 轴构成右手坐标系。

2.1 行星着陆动力学模型

可以利用 INS 数据构建行星着陆动力学模型。着陆器状态变量定义为：
$x = \begin{bmatrix} Lr^T & Lv^T & B_Lq & b_a^T & b_w^T \end{bmatrix}^T \in R^{1