Отработка алгоритма автономного выбора места посадки КА Фобос-Грунт по телевизионным изображениям презентация

Жуков, С.Б. Жуков
Институт космических исследований РАН

на КА «Фобос-Грунт»

✓ Узкоугольная телевизионная камера ТСНН-УТК
✓ Широкоугольная телевизионная камера ТСНН-ШТК

УТК ТСНН

ШТК ТСНН

изображений,
передача сжатых изображений в реальном времени,
ШТК: измерение расстояния до поверхности и бокового смещения (боковой скорости) КА (В.А.Гришин – доклады на данном семинаре в 2010-2011 гг.)
ШТК: построение карты неоднородности поверхности и автономный выбор места посадки – наиболее ровной площадки размером ~10 м.

Измерения высоты и скорости КА и автономный выбор места посадки используются в резервном алгоритме посадки на Фобос (при отказе штатных средств – ЛВВ и ДИСД) на участке свободного падения от 200-300 м до 50 м.

по МКО исключают возможность построения детальной 3-мерной модели поверхности Фобоса в реальном времени.
Вычислительно более простой подход основан на анализе фотометрической неоднородности поверхности

Подход к решению задачи

Постановка задачи

Характеристика рельефа в районе посадки (400 х 800 м) и выбор для посадки наиболее ровной площадки размером ~10 м с высоты 300-50 м.

угла g и угла наклона нормали к поверхности α

(250 х 250 пикс.), которое на высотах ниже 50 м дополнительно загрубляется в 2 раза, а на высотах ниже 25 м
– в 5 раз.

Изображение разбивается на 25 х 25 ячеек и в каждой ячейке рассчитывается среднее значение μ и относительная дисперсия
d = σ2/ μ2.

Изображение анализируется в движущемся окне, размер которого соответствует требуемому размеру площадки, с шагом, равным одной ячейке.

Относительная дисперсия в окне D пересчитывается через значения μ и d входящих в окно ячеек

Ассемблер.
Время выполнения операций по построению карты неоднородности на процессоре ADSP-21060 ШТК с тактовой частотой 24 МГц составляет около 0.1 с.
Карта неоднородности передается в БВК наряду с репортажным кадром и результатами измерения высоты и бокового смещения один раз в 6 с.

Алгоритм отработан по реальным изображениям Фобоса, Луны и Марса высокого разрешения, а также по модельным изображениям шероховатых поверхностей.

на КА Mars-Express изображению Фобоса: image24_417-20081008-5889-6-src-03-PhobosSeries_H1, разрешение 3.2 м (изображение предостав-лено ESA/DLR/FU Berlin, G.Neukum)

0 128 256

на КА Mars-Express изображению Фобоса: Image21_416-20081008-5870-6-src-04-PhobosSeries_H1, разрешение 3.2 м (изображение предостав-лено ESA/DLR/FU Berlin, G.Neukum)

0 128 256

на КА Mars-Express изображению Фобоса: Image26_418-20081008-5908-6-src-01-PhobosSeries_H1, разрешение 9 м / пиксел
(изображение предоставлено ESA/DLR/FU Berlin, G.Neukum)

0 128 256

посадки КА «Фобос-Грунт». Использовано полученное HRSC-SRC на КА Mars-Express изображени: 5_h7915__Phobos_LandingSites_H, разрешение 4.4 м / пиксел (изображение предоставлено ESA/DLR/FU Berlin, G.Neukum)

0 128 256

характеристик поверхности, характеристики грунта Фобоса,
масса и положение центра масс Фобоса, его однородность,
пылевые кольца Марса.

Навигационные задачи ТСНН на орбитах ИСМ:
навигационные съемки Марса и Фобоса с орбиты ИСМ,
уточнение района посадки (~800 м, разрешение УТК с КСО до 0.4 м).