一種三維地形避障算法的適應性評價方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及航天遙感技術領域，具體而言涉及一種H維地形避障算法的適應性評 價方法。
【背景技術】
[0002] 激光H維成像敏感器是完成軟著陸過程避障任務的重要保障，在一定程度上，該 設備的成像和分析結果是著陸成功的關鍵。
[000引DEM圖像（數(shù)字高程模型）是W絕對高程或海拔表示的地形模型，具有精度恒定、 表達多樣、更新實時、尺度綜合等特點。相對于光學圖像而言，DEM數(shù)據支持H維地形可視 化，所W其在障礙點的選取與安全區(qū)域的檢測上結果更精確，DEM圖像用于避障任務會取得 更好的效果。
[0004] 但由于月面拍攝條件的特殊性，成像過程將面臨光照變化，成像崎變、平臺振動W 及復雜地形等不利因素，成像的質量變化較大，而成像的質量又將直接影響避障算法的處 理結果。
[0005] 因此，面對眾多的避障算法，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，又如哈爾濱工業(yè)大 學宋政吉、耿殿伍、姜興渭提出的"一種基于高程圖的危險區(qū)識別算法"（在于哈爾濱工業(yè)大 學學報第38卷第6期，2006年6月），又如哈爾濱工業(yè)大學朱圣潔英、崔平遠、崔祐濤提出 的"基于LIDAR的月球軟著陸器障礙檢測規(guī)避方法"（載于2008年航空宇航科學與技術全 國博±生學術論壇），等等，如何實現(xiàn)對避障算法性能的制約，并利用評價得到的反饋信息 修正避障算法，保證軟著陸避障任務的順利實施，是目前需要解決的問題。
【發(fā)明內容】
[0006] 本發(fā)明目的在于提供一種H維地形避障算法的適應性評價方法，可有效評定待評 價避障算法，得到待評價避障算法對H維地形區(qū)域的適應性評價結果，從而保證軟著陸避 障任務的順利實施。
[0007] 本發(fā)明的上述目的通過獨立權利要求的技術特征實現(xiàn)，從屬權利要求W另選或有 利的方式發(fā)展獨立權利要求的技術特征。
[0008] 為達成上述目的，本發(fā)明提出所采用的技術方案如下：
[0009] 一種H維地形避障算法的適應性評價方法，其實現(xiàn)包括W下步驟：
[0010] 步驟1、判斷采用某一避障算法計算得到的后驗安全區(qū)域與給定的所有先驗安全 區(qū)域的相容性；如果后驗安全區(qū)域不在任意一個先驗安全區(qū)域中，則判定前述避障算法評 價失??；否則，進入下述步驟2 ;
[0011] 步驟2、判斷前述后驗安全區(qū)域與給定的所有先驗障礙區(qū)域的互斥性；如果后驗 安全區(qū)域與任意一個先驗障礙區(qū)域相交，則判定前述避障算法評價失??；否則，判定前述避 障算法評價成功。
[0012] 由W上本發(fā)明的技術方案可知，本發(fā)明的有益效果在于；本發(fā)明提出的適應性評 價方法，針對H維地形避障算法的制約，提出一種新的評價體系和原理，將避障算法適應性 評價問題轉換成方形和方形的相容問題W及方形和圓形的碰撞檢測問題，該評價方法的實 現(xiàn)過程簡單，計算量小，而且原理簡明，不依賴復雜建模、分析，可即可有效地評定待評價避 障算法的性能，從而保證軟著陸避障任務的順利實施。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明一實施方式H維地形避障算法的適應性評價方法的實現(xiàn)流程示意 圖。
【具體實施方式】
[0014] 為了更了解本發(fā)明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。
[0015] 如圖1所示，根據本發(fā)明的較優(yōu)實施例，一種H維地形避障算法的適應性評價方 法，其實現(xiàn)包括W下步驟：
[0016] 步驟1、判斷采用某一避障算法計算得到的后驗安全區(qū)域與給定的所有先驗安全 區(qū)域的相容性；如果后驗安全區(qū)域不在任意一個先驗安全區(qū)域中，則判定前述避障算法評 價失??；否則，進入下述步驟2;
[0017] 步驟2、判斷前述后驗安全區(qū)域與給定的所有先驗障礙區(qū)域的互斥性；如果后驗 安全區(qū)域與任意一個先驗障礙區(qū)域相交，則判定前述避障算法評價失??；否則，判定前述避 障算法評價成功。
[0018] 本實施例中，將利用待評價避障算法計算得出的后驗安全區(qū)域與給定的所有先驗 安全區(qū)域、先驗障礙區(qū)域的相對位置關系信息，轉換成方形和圓形的相容、碰撞檢測問題， 簡化處理，通過判斷方形和圓形的相容、碰撞結果，得到避障算法的性能，即評價成功/不 成功。
[0019] 對于任意一個后驗安全區(qū)域，如果在先驗的一個安全區(qū)域之中（包括邊重合的情 況）并且和每一個先驗障礙區(qū)域均都不相交（相切除外），則認為避障算法得到的該安全點 是成功的。只要避障算法對一幅圖像計算得到所有安全點中有一個是后驗安全區(qū)域的，就 認為避障算法對該圖像適應性評價成功。
[0020] 滿足評價條件的算法被評價為成功，即利用待評價避障算法所得的計算結果可 靠，響應的，不滿足評價條件的被評價為不成功。
[0021] 作為優(yōu)選，前述步驟1中，后驗安全區(qū)域與給定的所有先驗安全區(qū)域的相容性判 斷包括W下步驟：
[0022] 步驟1-1、將前述先驗安全區(qū)域等效為第一方形A，將前述后驗安全區(qū)域等效為第 二方形B，其中，第一方形A的中必坐標為P (XI，yi)，第二方形B的中必坐標為Q (?, y2)，第 一方形A邊長的一半為r，第二方形B邊長的一半為R ;
[0023] 步驟1-2、判斷下述式（1)是否同時成立：
[0024] (Xi-r《而-時&&(而+1?《Xi+;r)&&(yi-r《y廠R)&&(y2+R《Yi甘）（1)
[002引其中，&&為邏輯運算符；
[0026] 如果前述式（1)不成立，則第一方形A與第二方形B不相容，判定前述避障算法評 價失?。蝗绻笆鍪剑↖)成立，則第一方形A與第二方形B相容。
[0027] 作為優(yōu)選，前述步驟2中，所述后驗安全區(qū)域與給定的所有先驗障礙區(qū)域的互斥 性判斷包括W下步驟：
[0028] 步驟2-1、將前述后驗安全區(qū)域等效為前述第二方形B，將前述先驗障礙區(qū)域等效 為第一圓形C，其中，第二方形B的中必坐標為Q(X2, 72)，第一圓形C的圓必坐標為0(?, 73)， 第二方形B邊長的一半為R ;第一圓形C的半徑為D ;
[0029] 步驟2-2、計算第二方形B中必點與第一圓形C圓必的歐式距離d :
[0030] (/= - .V,廠 + (片-.V;)- V 2 /
[003。 步驟2-3、判斷下述式（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