“视觉定位”首次用于月面导航 助力玉兔2号走得更稳、行得更远

视觉定位技术近年来已经广为普通民众所知,并在我们的日常生活中到处发挥神奇的作用。大到自动驾驶智能汽车,小到一台无人空拍机或者扫地机器人,都或多或少用到了部分“视觉定位”技术。

视觉定位技术已经走进普通人的生活

除去视觉定位,在地球上可以使用GPS、超声波等方式辅助定位。但如果到了太空或者月球,在没有空气、也没有磁场的环境下,精确导航就是给大问题。我国的嫦娥四号任务团队,创新性地将视觉定位技术应用到了月球车上,引起了全球同行的广泛关注。

我们常见的无人机,在室内或者其他接收不到导航信号时,会使用视觉定位技术进行定位和躲避障碍。相机首先需要获取到一幅周围的环境地图,然后当探测到目标物体后,会进行图像处理,得到特征点并建模获取坐标,最后计算出被探测物体的空间位置和姿态等,就像人类的眼睛一样识别物体。

无人机用到了视觉定位技术

几年前的嫦娥三号造访月球时,并未携带视觉定位技术,而嫦娥四号首次安装了视觉定位系统,帮助玉兔2号实现月球定位导航,这是中国探月工程中首次应用该技术。而国际上对太空中应用视觉定位的方案也层出不穷,这次“视觉导航”版玉兔的首秀,也让我国在该领域有了一席之地。

玉兔2号月球车

让视觉定位技术帮助玉兔2号导航,首先需要有一张嫦娥落区的环境地图做参考,但由于以前尚未在月球任务中使用该技术,工作人员不得不把当年嫦娥三号绕月飞行时拍摄到的地图以及外场试验获得的数据加以利用,制成了首张嫦娥四号落区的视觉“底图”。

得益于视觉定位技术,月球车可以更快速、准确地识别周围环境,高效的规划多条行进线路。未来该系统还将具备自主导航的能力,实现月球车的全自动行驶,对我国建设月球基地有很大的意义。

NASA正在研究月球上使用GPS

为了实现地球以外的定位导航,各国的科学家都使出了浑身解数,提出了五花八门的办法。除了视觉定位技术外,最接近可行的就是美国的“月球GPS”和“深空原子钟”两个方案。其中第一个方案是通过改进现有的全球定位系统,增大发射功率和覆盖范围,让月球也能收到GPS信号;而深空原子钟直接在飞船或航天器上安装小型时钟,直接联系地球基站进行定位。

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