CN115042995B - 地外天体分离探头释放分离规划方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地外天体分离探头释放分离规划方法、装置、设备及介质，该方法包括：获取通过巡视器的图像采集设备采集的针对预选的释放区域的数字高程图；根据数字高程图，确定释放区域中满足设定要求的目标区域；根据数字高程图和预设释放航向，确定巡视器的分离探头在定点坐标系下的第一位置和第一航向；根据数字高程图、第一位置和第一航向，进行三维仿真，得到分离探头仿真图像；根据分离探头仿真图像，确定目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置；根据质心位置，确定分离探头在目标区域中的目标释放位置和目标释放航向。通过本发明的方法，可结合释放区域的地形区域和仿真图像准确确定出分离探头的目标释放位置和目标释放航向。
Description
技术领域
本发明涉及航天技术领域，具体而言，本发明涉及地外天体分离探头释放分离规划方法、装置、设备及介质。
背景技术
在航天领域，采用分离探头实施感知与探测是一种独特的探测模式，此种方式的出现可以解决使用自身传感器实施探测所面临的盲区等问题。此类感知与探测需求的出现也给遥操作任务带来了一系列难题与挑战。现有技术中，还没有规划分离探头释放航向和释放位置的技术，释放的过程中可能会受到环境因素的影响，盲目释放，从而导致分离探头不能准确的释放在预先规划的位置，进而导致感知与探测任务失败，更严重的，甚至会造成分离探头倾覆，因此，采用现有技术的方案进行分离探头的释放，安全风险较高。由于释放任务不可逆，释放规划直接影响探测与成像的效果，因此，现有技术中急需一种有效且准确的地外天体分离探头释放分离规划方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种地外天体分离探头释放分离规划方法、装置、设备及介质，旨在解决上述至少一个技术问题。
第一方面，本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种地外天体分离探头释放分离规划方法，该方法包括：
获取通过巡视器的图像采集设备采集的针对预选的释放区域的数字高程图；
根据数字高程图，确定释放区域中满足设定要求的目标区域；
根据数字高程图和预设释放航向，确定巡视器的分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的第一位置和第一航向；
根据数字高程图、第一位置和第一航向，进行三维仿真，得到分离探头仿真图像；
根据分离探头仿真图像，确定目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置，目标点所在坐标系为定点坐标系；
根据质心位置，确定分离探头在目标区域中的目标释放位置和目标释放航向。
本发明的有益效果是：在确定巡视器的分离探头的目标释放位置和目标释放航向的过程中，先针对预选的释放区域的数字高程图，通过数字高程图反映该释放区域的地形信息，结合数字高程图和预设释放航向，确定分离探头在定点坐标系下的第一位置和第一航向，然后再数字高程图、第一位置和第一航向，进行三维仿真，得到分离探头仿真图像，即通过三维仿真，仿真出预测的释放场景，再根据目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置，确定分离探头在目标区域中的目标释放位置和目标释放航向，以使基于目标释放位置和目标释放航向释放该分离探头后对目标的成像效果满足成效要求。通过本发明的方案，在确定目标释放位置和目标释放航向的过程中，不但考虑到地形信息，还基于地形信息进行三维仿真，可获得兼顾释放安全性和成像效果的目标释放位置和目标释放航。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，上述根据数字高程图和预设释放航向，确定巡视器的分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的第一位置和第一航向，包括：
获取分离探头在探头坐标系下的第二位置；
根据第二位置、预设释放航向和预先建立的第一坐标系转换关系，确定分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的第一位置和第一航向，第一坐标转换关系为分离探头所在的探头坐标系和定点坐标系之间的转换关系。
采用上述进一步方案的有益效果是，分离探头所在的探头坐标系和定点坐标系之间预先建立了第一坐标系转换关系，基于该第一坐标系转换关系，在已知分离探头在探头坐标系下的第二位置和预设释放航向的前提下，可准确确定出分离探头在定点坐标系下的第一位置和第一航向。
进一步，上述第一坐标系转换关系是通过以下方式确定的：
将数字高程图中各像素点的位置中任一个像素点的位置作为参考位置；
根据参考位置的设定区域范围内各像素点的位置和高程值，确定参考位置对应的拟合平面的法向量；
根据分离探头在探头坐标系下的预设参考航向，确定分离探头在定点坐标系下的航向向量，预设参考航向表示分离探头与目标点所在平面之间的夹角；
根据法向量、航向向量、分离探头在探头坐标系下对应的实际位置和预设参考航向，确定第一坐标系转换关系。
采用上述进一步方案的有益效果是，结合数字高程图中各像素点的位置和高程值，确定分离探头在定点坐标系下的航向向量，可基于地形信息反映分离探头在定点坐标系下的位置和航向和在探头坐标系下的位置和航向之间的关系，从而使得确定的第一定点坐标转换关系系更加准确，并且使得后续的图像仿真更加准确。
进一步，上述根据所述数字高程图，确定所述释放区域中满足设定要求的目标区域，包括：
对于所述数字高程图中的任一个像素点，将该像素点作为目的点；
根据根据所述目的点的邻域内的各像素点的高程值，以及所述设定要求，计算所述目的点的可释放性；
根据所述数字高程图中各像素点的可释放性，确定所述释放区域中满足设定要求的目标区域；
上述根据分离探头仿真图像，确定目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置，包括：
根据目标点的三维位置和第二坐标系转换关系，确定目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置，第二坐标系转换关系为定点坐标系和分离探头仿真图像所在的图像坐标系之间的转换关系。
采用上述进一步方案的有益效果是，根据预先建立的第二坐标系转换关系和目标点的三维位置，可以确定出通目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置，即将三维位置转换为二维坐标的表达方式，便于后续的计算。
进一步，上述根据质心位置，确定分离探头在目标区域中的目标释放位置和目标释放航向，包括：
若质心位置在分离探头仿真图像中的指定区域内，将第一位置作为目标释放位置，将第一航向确定为目标释放航向；
若质心位置不在指定区域内，方法还包括：
重新获取新的预设释放航向，并根据第二位置和新的预设释放方向，确定分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的新的第一位置和新的第一航向。
采用上述进一步方案的有益效果是，若质心位置在分离探头仿真图像中的指定区域内，则表示根据数字高程图确定的第一位置和第一航向都满足目标成像要求(目标点所在位置和航向)，则将第一位置作为目标释放位置，将第一航向确定为目标释放航向，如果该质心位置不在指定区域内，则表示第一位置和第一航向不满足成像要求，则需要重新获取新的预设释放航向，并根据第二位置和新的预设释放方向，确定分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的新的第一位置和新的第一航向。
进一步，该方法还包括：
获取分离探头在巡视器上的安装位置；
根据安装位置、目标释放位置和目标释放航向，确定巡视器在定点坐标系下的释放位置和释放航向。
采用上述进一步方案的有益效果是，在确定了分离探头的目标释放位置和目标释放航向后，还可基于分离探头在巡视器上的安装位置，确定巡视器的释放位置和释放航向，满足更多的规划需求。
进一步，上述根据安装位置、目标释放位置和目标释放航向，确定巡视器在定点坐标系下的释放位置和释放航向，包括：
根据安装位置、目标释放位置、目标释放航向和第三坐标系转换关系，确定巡视器在定点坐标系下的释放位置和释放航向，第三坐标系转换关系为定点坐标系和巡视器所在车体坐标系之间的转换关系。
采用上述进一步方案的有益效果是，定点坐标系与车体坐标系为不同的坐标系，同一个位置在两个坐标系中的对应的位置和方向之间不同，存在第三坐标系转换关系，则根据安装位置、目标释放位置、目标释放航向和第三坐标系转换关系，可准确确定出巡视器在定点坐标系下的释放位置和释放航向。
第二方面，本发明为了解决上述技术问题还提供了一种地外天体分离探头释放分离规划装置，该装置包括：
数字高程图获取模块，用于获取通过巡视器的图像采集设备采集的针对预选的释放区域的数字高程图；
目标区域确定模块，用于根据数字高程图，确定释放区域中满足设定要求的目标区域；
第一确定模块，用于根据数字高程图和预设释放航向，确定巡视器的分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的第一位置和第一航向；
仿真模块，用于根据数字高程图、第一位置和第一航向，进行三维仿真，得到分离探头仿真图像；
质心位置确定模块，用于根据分离探头仿真图像，确定目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置，目标点所在坐标系为定点坐标系；
第二确定模块，用于根据质心位置，确定分离探头在目标区域中的目标释放位置和目标释放航向。
第三方面，本发明为了解决上述技术问题还提供了一种电子设备，该电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行该计算机程序时实现本申请的地外天体分离探头释放分离规划方法。
第四方面，本发明为了解决上述技术问题还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请的地外天体分离探头释放分离规划方法。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明一个实施例提供的一种地外天体分离探头释放分离规划方法的流程示意图；
图2为本发明一个实施例提供的一种地外天体分离探头释放分离规划装置的结构示意图；
图3为本发明一个实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
下面以具体实施例对本发明的技术方案以及本发明的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
为了更好的理解本申请的方案，下面对本申请方案所对应的应用场景进行描述：火星车上搭载分离探头，任务目标是对火星车自身成像。分离探头是一个具备无线传输功能的自供电相机，火星车可通过无线传输功能控制分离探头成像并将图像传输回火星车。再经由火星车传至地面。相机可固定在车底。释放后，自由落体至火星表面。一方面，由于相机释放是一次性工作，释放后分离相机的位姿难以干预，要尽可能提升释放的安全性。另一方面，要合理规划相机释放，保证景物在视场范围内，确保保证成像质量。本申请方案即使根据上述需求所描述的方案，具体可参见以下实施例中的内容。
本发明实施例所提供的方案可以适用于任何需要分离探头释放控制的场景中。本发明实施例提供了一种可能的实现方式，如图1所示，提供了一种地外天体分离探头释放分离规划方法的流程图，该方案可以由任一电子设备执行，例如，可以是设置在地面的服务器或终端设备。为描述方便，下面将以服务器作为执行主体为例对本发明实施例提供的方法进行说明，如图1中所示的流程图，该方法可以包括以下步骤：
步骤S110，获取通过巡视器的图像采集设备采集的针对预选的释放区域的数字高程图；
步骤S120，根据数字高程图，确定释放区域中满足设定要求的目标区域；
步骤S130，根据数字高程图和预设释放航向，确定巡视器的分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的第一位置和第一航向；
步骤S140，根据数字高程图、第一位置和第一航向，进行三维仿真，得到分离探头仿真图像；
步骤S150，根据分离探头仿真图像，确定目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置，目标点所在坐标系为定点坐标系；
步骤S160，根据质心位置，确定分离探头在目标区域中的目标释放位置和目标释放航向。
通过本发明的方法，在确定巡视器的分离探头的目标释放位置和目标释放航向的过程中，先针对预选的释放区域的数字高程图，通过数字高程图反映该释放区域的地形信息，结合数字高程图和预设释放航向，确定分离探头在定点坐标系下的第一位置和第一航向，然后再根据数字高程图、第一位置和第一航向，进行三维仿真，得到分离探头仿真图像，即通过三维仿真，仿真出预测的释放场景，再根据目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置，确定分离探头在目标区域中的目标释放位置和目标释放航向，以使基于目标释放位置和目标释放航向释放该分离探头后获得的图像满足成像要求。通过本发明的方案，在确定目标释放位置和目标释放航向的过程中，不但考虑到地形信息，还基于地形信息进行三维仿真，可使得确定的目标释放位置和目标释放航向上释放的分离探头的成像效果满足要求。
下面结合以下具体的实施例，对本发明的方案进行进一步的说明，在该实施例中，地外天体分离探头释放分离规划方法可以包括以下步骤：
步骤S110，获取通过巡视器的图像采集设备采集的针对预选的释放区域的数字高程图；
其中，图像采集设备可以是具有无线传输功能的相机，巡视器可以是火星车，图像采集设备可位于巡视器的底部，用来采集巡视器巡视过程中的图像，由于数字高程图像可更好的反映出地形特点，因此，可基于采集的数字高程图反映出预选的释放区域的地形信息。释放区域可以是基于研究需求所设定的一定范围的区域。采集数字高程图的相机不仅限于双目相机，还可以是激光相机，光场相机，深度相机，结构光相机等。
步骤S120，根据数字高程图，确定释放区域中满足设定要求的目标区域。
其中，实际研究过程中，对作为可释放分离探头的区域有一定的要求，即作为可释放分离探头的目标区域需要满足一定的要求，则可根据设定要求和数字高程图从释放区域中确定出目标区域。
可选的，设定要求可基于实际需求配置，比如，目标区域要满足370mm范围内地形峰值与均值不超过20mm。
可选的，上述根据所述数字高程图，确定所述释放区域中满足设定要求的目标区域，可以包括：
对于所述数字高程图中的任一个像素点，将该像素点作为目的点；
根据所述目的点的邻域内的各像素点的高程值，以及所述设定要求，计算所述目的点的可释放性；
根据所述数字高程图中各像素点的可释放性，确定所述释放区域中满足设定要求的目标区域。
其中，可释放性表示的是该在目的点释放的可能性。
上述根据数字高程图，可通过第一公式确定释放区域中满足设定要求的目标区域，其中，第一公式为：
其中，R(i，j)表示目标区域，i和j表示的目标区域R中每个像素点的位置(坐标点)，E(i0，j0)表示数字高程图像DEM中某个像素点的位置，[i-6，i+6]表示求解的像素点(i0，j0)的可释放性在横坐标对应的范围，[j-6，j+6]表示求解的像素点(i0，j0)的可释放性在纵坐标对应的范围，1表示目标区域满足设定要求，0表示目标区域不满足设定要求。
需要说明的是，像素点(i0，j0)在横坐标对应的范围和像素点(i0，j0)在纵坐标对应的范围可根据实际需求修改，上述给出的范围仅是示例，本发明中不限定上述给出的范围。
步骤S130，根据数字高程图和预设释放航向，确定巡视器的分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的第一位置和第一航向。
其中，定点坐标系具体为巡视器所要巡视的目标区域所在的坐标系，比如，以月面或火星上指定的点为原点的坐标系，XYZ三轴分别指向北、东、地的坐标系。预设释放航向指的是分离探头在探头坐标系下对应的释放航向，可根据预先规划的目标点进行设置。
分离探头在定点坐标系下的第一位置和第一航向表示分离探头释放后落在目标区域对应的定点坐标系中的位置和航向。
可选的，上述根据数字高程图和预设释放航向，确定巡视器的分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的第一位置和第一航向，包括：
获取分离探头在探头坐标系下的第二位置；
根据第二位置、预设释放航向和预先建立的第一坐标系转换关系，确定分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的第一位置和第一航向，第一坐标转换关系为分离探头所在的探头坐标系和定点坐标系之间的转换关系。
其中，分离探头在探头坐标系下的第二位置是固定不变的，则根据第二位置和预先建立的第一坐标系转换关系，确定分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的第一位置，同理，预设释放航向是分离探头在探头坐标系下的航向，则根据预设释放航向和第一坐标系转换关系，可以确定出分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的第一航向。
可选的，上述第一坐标系转换关系是通过以下方式确定的：
将数字高程图中各像素点的位置中任一个像素点的位置作为参考位置；
根据参考位置的设定区域范围内各像素点的位置和高程值，确定参考位置对应的拟合平面的法向量；
根据分离探头在探头坐标系下的预设参考航向，确定分离探头在定点坐标系下的航向向量，预设参考航向表示分离探头与目标点所在平面之间的夹角；
根据法向量、航向向量、分离探头在探头坐标系下对应的实际位置和预设参考航向，确定第一坐标系转换关系。
上述数字高程图中的各像素点的位置和高程值可通过坡度矢量表示，具体的，上述坡度矢量可表示为：Xterrain＝[a，b，-1]；上述坡度矢量与数字高程图中的各像素点的位置关系可表示为：E(i，j)＝ai+bj+d；其中，E为地形矢量，表示数字高程图像中(i，j)位置的高程值，a，b，d为固定值。
上述数字高程图中各像素点的位置可表示为：
其中，X表示数字高程图中各像素点的位置，(i1，j1)表示数字高程图中第一个像素点的位置，同理，(in，jn)表示数字高程图像中第n个像素点的位置。
上述数字高程图中各像素点的高程值可表示为：
其中，Y表示数字高程图中各像素点的高程值，E(i1，j1)表示数字高程图中第一个像素点的高程值，同理，E(in，jn)表示数字高程图中第n个像素点的高程值。
其中，上述参考位置的设定区域范围指的是目标区域中指定的一个区域，比如，2x2的像素区域、3x3的像素区域或是4x4的像素区域。可设定区域范围内各像素点的位置和高程值，通过最小二乘法拟合确定参考位置对应的拟合平面的法向量，法向量指的是设定区域范围所在平面的法向量，可通过以下公式表示：
X′terrain＝(XTX)-1XTY (4)
其中，X′terrain表示法向量，T表示转置运算。
然后可根据法向量获得归一化处理的地形矢量Xterrain，即归一化处理后的地形矢量。根据分离探头在探头坐标系下的预设参考航向，确定分离探头在定点坐标系下的航向向量，上述航向矢量可表示为：Xheading＝[cos(heading)，sin(heading)，1]。其中，heading指的是预设参考航向，为一个角度值。
再根据归一化后的地形矢量和航向矢量，确定分离探头在探头坐标系下和定点坐标系对应的转换矩阵，具体表示为：
其中，A表示转换矩阵，Xterrain表示归一化后的地形矢量，Xheading表示航向矢量。
相机坐标系在探头坐标系中描述为矢量形式
(即分离探头的实际位置)，相机坐标系在当地坐标系(当地坐标系为“北东地坐标系”，也即定点坐标系，即X指北，Y指东，Z指地的坐标系)中描述为
其中，探头坐标系指：原点在分离探头上，XYZ三轴分别指向探头的前、右、后三个方向的坐标系。
则上述两个坐标系之间的第一坐标系转换关系可表示为：
式中，T为齐次变换矩阵，表示为：
A为上文所述的转换矩阵，p为第一位置。
则根据公式(6)和分离探头成像装置原点的实际位置，可以确定得到分离探头在定点坐标系下的第一位置，根据公式(6)和预设参考航向，可以得到分离探头在定点坐标系下的第一航向。
步骤S140，根据数字高程图、第一位置和第一航向，进行三维仿真，得到分离探头仿真图像。
其中，上述根据数字高程图、第一位置和第一航向，进行三维仿真，得到分离探头仿真图像可通过预先建立好的三维模型得到，该三维模型可以是预先建立好的，通过该三维模型可仿真出分离探头周边的地形环境以及巡视器的实施情况。
步骤S150，根据分离探头仿真图像，确定目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置，目标点所在坐标系为定点坐标系。
其中，质心位置表示目标点的质心的位置。
可选的，上述根据分离探头仿真图像，确定目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置，包括：
根据目标点的三维位置和第二坐标系转换关系，确定目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置，第二坐标系转换关系为定点坐标系和分离探头仿真图像所在的图像坐标系之间的转换关系。
其中，第二坐标系转换关系可通过以下公式表示：
式中，λ表示尺度因子，由目标点的Z值确定，[u，v]T是目标点在分离探头仿真图像中的坐标值，
为相机坐标系的外参数矩阵，即相机坐标系与定点坐标系之间的转换矩阵，C为相机的内参数矩阵，即三维的相机坐标系到二维图像坐标系之间的转换关系，表示为：
其中，fu，fv分别表示相机在水平方向和竖直方向上的焦距，u0和v0分别表示水平方向和竖直方向上主点的位置。
根据目标点的三维位置[X，Y，Z]T和第二坐标系转换关系，确定目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置[u，v]T。实际上是将目标点的三维位置转换为二维位置，具体的，该二维位置可将该三维位置向图像坐标系进行射影变换得到的，则第二坐标系转换关系即为基于三维点和三维点投影到图像坐标系后的二维点之间的射影变换关系。
步骤S160，根据质心位置，确定分离探头在目标区域中的目标释放位置和目标释放航向。
可选的，上述根据质心位置，确定分离探头在目标区域中的目标释放位置和目标释放航向，包括：
若质心位置在分离探头仿真图像中的指定区域内，将第一位置作为目标释放位置，将预设释放航向确定为目标释放航向；
若质心位置不在指定区域内，该方法还包括：
重新获取新的预设释放航向，并根据第二位置和新的预设释放方向，确定分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的新的第一位置和新的第一航向。
其中，上述指定区域可以为一个四边形区域，该指定区域为目标点所在区域，如果质心位置在指定区域内，则表示分离探头按照该质心位置对应的第一位置和第一航向进行释放，成像目标点(目标点)可落在该指定区域内。反之，如果质心位置不在指定区域内，则表示分离探头按照该质心位置对应的第一位置和第一航向进行释放，成像目标点不能落在该指定区域内，则需重新获取新的预设释放航向，重新确定心的第一位置和新的第一航向，即调整第一位置和第一航向，以使基于新的第一位置和新的第一航向释放可以落在该指定区域内。
在本发明的可实现方案中，该方法还包括：
获取分离探头在巡视器上的安装位置；
根据安装位置、目标释放位置和目标释放航向，确定巡视器的释放位置和释放航向。
在确定了分离探头的目标释放位置和目标释放航向后，还可基于分离探头在巡视器上的安装位置，确定巡视器的释放位置和释放航向，满足更多的规划需求。
可选的，上述根据安装位置、目标释放位置和目标释放航向，确定巡视器在定点坐标系下的释放位置和释放航向，包括：
根据安装位置、目标释放位置、目标释放航向和第三坐标系转换关系，确定巡视器在定点坐标系下的释放位置和释放航向，第三坐标系转换关系为定点坐标系和巡视器所在车体坐标系之间的转换关系。
其中，定点坐标系与车体坐标系为不同的坐标系，同一个位置在两个坐标系中的对应的位置和方向之间不同，存在转换关系(第三坐标转换关系)，可通过方向转换矩阵(方向之间的转换关系)和平移矢量(位置之间的转换关系)表示，则根据方向转换矩阵和目标释放方向，可准确确定巡视器的释放航向，通过安装位置、平移矢量目标释放位置，可准确确定巡视器的释放位置。
作为一个示例，分离探头在车体系上的安装位置为pprob，即分离探头在车体坐标系下的对应的位置，定点坐标系相对于车体坐标系的方向余弦矩阵(方向转换矩阵)是Aprob。巡视器在定点坐标系下的位置姿态(位置和航向)可表示为齐次变换的形式：
式中，A为车体坐标系到定点坐标系的方向余弦矩阵，t为巡视器的质心在定点坐标系中的位置，在完成分离探头的释放位置和释放航向规划后，巡视器的释放航向为：
A＝AdestAprob
其中，
γ为目标航向，Aprob为目标释放位置。
在完成规划获得探头释放位置为pdest后，则巡视器的释放位置表示为t＝Approb-pdest。
基于与图1中所示的方法相同的原理，本发明实施例还提供了一种地外天体分离探头释放分离规划装置20，如图2中所示，该地外天体分离探头释放分离规划装置20可以包括数字高程图获取模块210、目标区域确定模块220、第一确定模块230、仿真模块240、质心位置确定模块250和第二确定模块260，其中：
数字高程图获取模块210，用于获取通过巡视器的图像采集设备采集的针对预选的释放区域的数字高程图；
目标区域确定模块220，用于根据数字高程图，确定释放区域中满足设定要求的目标区域；
第一确定模块230，用于根据数字高程图和预设释放航向，确定巡视器的分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的第一位置和第一航向；
仿真模块240，用于根据数字高程图、第一位置和第一航向，进行三维仿真，得到分离探头仿真图像；
质心位置确定模块250，用于根据分离探头仿真图像，确定目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置，目标点所在坐标系为定点坐标系；
第二确定模块260，用于根据质心位置，确定分离探头在目标区域中的目标释放位置和目标释放航向。
可选的，上述第一确定模块230在根据数字高程图和预设释放航向，确定巡视器的分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的第一位置和第一航向时，具体用于：
获取分离探头在探头坐标系下的第二位置；
根据第二位置、预设释放航向和预先建立的第一坐标系转换关系，确定分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的第一位置和第一航向，第一坐标转换关系为分离探头所在的探头坐标系和定点坐标系之间的转换关系。
可选的，上述第一坐标系转换关系是通过以下方式确定的：
将数字高程图中各像素点的位置中任一个像素点的位置作为参考位置；
根据参考位置的设定区域范围内各像素点的位置和高程值，确定参考位置对应的拟合平面的法向量；
根据分离探头在探头坐标系下的预设参考航向，确定分离探头在定点坐标系下的航向向量，预设参考航向表示分离探头与目标点所在平面之间的夹角；
根据法向量、航向向量、分离探头在探头坐标系下对应的实际位置和预设参考航向，确定第一坐标系转换关系。
可选的，上述目标区域确定模块220在根据数字高程图，确定释放区域中满足设定要求的目标区域时，具体用于：
对于数字高程图中的任一个像素点，将该像素点作为目的点；
根据根据目的点的邻域内的各像素点的高程值，以及设定要求，计算目的点的可释放性；
根据数字高程图中各像素点的可释放性，确定释放区域中满足设定要求的目标区域；
上述质心位置确定模块250在根据分离探头仿真图像，确定目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置时，具体用于：
根据目标点的三维位置和第二坐标系转换关系，确定目标点在分离探头仿真图像中对应的质心位置，第二坐标系转换关系为定点坐标系和分离探头仿真图像所在的图像坐标系之间的转换关系。
可选的，上述第二确定模块260在根据质心位置，确定分离探头在目标区域中的目标释放位置和目标释放航向时，具体用于：
若质心位置在分离探头仿真图像中的指定区域内，将第一位置作为目标释放位置，将第一航向确定为目标释放航向；
若质心位置不在指定区域内，该装置还包括：
调整模块，用于重新获取新的预设释放航向，并根据第二位置和新的预设释放方向，确定分离探头在目标区域对应的定点坐标系下的新的第一位置和新的第一航向。
可选的，该装置还包括：
第三确定模块，用于获取分离探头在巡视器上的安装位置；根据安装位置、目标释放位置和目标释放航向，确定巡视器在定点坐标系下的释放位置和释放航向。
可选的，上述第三确定模块在根据安装位置、目标释放位置和目标释放航向，确定巡视器在定点坐标系下的释放位置和释放航向时，具体用于：
根据安装位置、目标释放位置、目标释放航向和第三坐标系转换关系，确定巡视器在定点坐标系下的释放位置和释放航向，第三坐标系转换关系为定点坐标系和巡视器所在车体坐标系之间的转换关系。
本发明实施例的地外天体分离探头释放分离规划装置可执行本发明实施例所提供的地外天体分离探头释放分离规划方法，其实现原理相类似，本发明各实施例中的地外天体分离探头释放分离规划装置中的各模块、单元所执行的动作是与本发明各实施例中的地外天体分离探头释放分离规划方法中的步骤相对应的，对于地外天体分离探头释放分离规划装置的各模块的详细功能描述具体可以参见前文中所示的对应的地外天体分离探头释放分离规划方法中的描述，此处不再赘述。
其中，上述地外天体分离探头释放分离规划装置可以是运行于计算机设备中的一个计算机程序(包括程序代码)，例如该地外天体分离探头释放分离规划装置为一个应用软件；该装置可以用于执行本发明实施例提供的方法中的相应步骤。
在一些实施例中，本发明实施例提供的地外天体分离探头释放分离规划装置可以采用软硬件结合的方式实现，作为示例，本发明实施例提供的地外天体分离探头释放分离规划装置可以是采用硬件译码处理器形式的处理器，其被编程以执行本发明实施例提供的地外天体分离探头释放分离规划方法，例如，硬件译码处理器形式的处理器可以采用一个或多个应用专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，ComplexProgrammable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable GateArray)或其他电子元件。
在另一些实施例中，本发明实施例提供的地外天体分离探头释放分离规划装置可以采用软件方式实现，图2示出了存储在存储器中的地外天体分离探头释放分离规划装置，其可以是程序和插件等形式的软件，并包括一系列的模块，包括数字高程图获取模块210、目标区域确定模块220、第一确定模块230、仿真模块240、质心位置确定模块250和第二确定模块260，用于实现本发明实施例提供的地外天体分离探头释放分离规划方法。
描述于本发明实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定。
基于与本发明的实施例中所示的方法相同的原理，本发明的实施例中还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括但不限于：处理器和存储器；存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于通过调用计算机程序执行本发明任一实施例所示的方法。
在一个可选实施例中提供了一种电子设备，如图3所示，图3所示的电子设备4000包括：处理器4001和存储器4003。其中，处理器4001和存储器4003相连，如通过总线4002相连。可选地，电子设备4000还可以包括收发器4004，收发器4004可以用于该电子设备与其他电子设备之间的数据交互，如数据的发送和/或数据的接收等。需要说明的是，实际应用中收发器4004不限于一个，该电子设备4000的结构并不构成对本发明实施例的限定。
处理器4001可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，通用处理器，DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理器)，ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本发明公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器4001也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。
总线4002可包括一通路，在上述组件之间传送信息。总线4002可以是PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(ExtendedIndustry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。总线4002可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
存储器4003可以是ROM(Read Only Memory，只读存储器)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、CD-ROM(Compact DiscRead Only Memory，只读光盘)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
存储器4003用于存储执行本发明方案的应用程序代码(计算机程序)，并由处理器4001来控制执行。处理器4001用于执行存储器4003中存储的应用程序代码，以实现前述方法实施例所示的内容。
其中，电子设备也可以是终端设备，图3示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行前述方法实施例中相应内容。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种实施例实现方式中提供的方法。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言-诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)-连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
应该理解的是，附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本发明实施例提供的计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备执行上述实施例所示的方法。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种地外天体分离探头释放分离规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取通过巡视器的图像采集设备采集的针对预选的释放区域的数字高程图；
根据所述数字高程图，确定所述释放区域中满足设定要求的目标区域；
根据所述数字高程图和预设释放航向，确定所述巡视器的分离探头在所述目标区域对应的定点坐标系下的第一位置和第一航向；
根据所述数字高程图、所述第一位置和第一航向，进行三维仿真，得到分离探头仿真图像；
根据所述分离探头仿真图像，确定目标点在所述分离探头仿真图像中对应的质心位置，所述目标点所在坐标系为所述定点坐标系；
根据所述质心位置，确定所述分离探头在所述目标区域中的目标释放位置和目标释放航向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述数字高程图和预设释放航向，确定所述巡视器的分离探头在所述目标区域对应的定点坐标系下的第一位置和第一航向，包括：
获取所述分离探头在探头坐标系下的第二位置；
根据所述第二位置、所述预设释放航向和预先建立的第一坐标系转换关系，确定所述分离探头在所述目标区域对应的定点坐标系下的第一位置和第一航向，所述第一坐标系转换关系为所述分离探头所在的探头坐标系和所述定点坐标系之间的转换关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一坐标系转换关系是通过以下方式确定的：
将所述数字高程图中各像素点的位置中任一个像素点的位置作为参考位置；
根据所述参考位置的设定区域范围内各像素点的位置和高程值，确定所述参考位置对应的拟合平面的法向量；
根据所述分离探头在所述探头坐标系下的预设参考航向，确定所述分离探头在所述定点坐标系下的航向向量，所述预设参考航向表示所述分离探头与所述目标点所在平面之间的夹角；
根据所述法向量、所述航向向量、所述分离探头在所述探头坐标系下对应的实际位置和所述预设参考航向，确定所述第一坐标系转换关系。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述数字高程图，确定所述释放区域中满足设定要求的目标区域，包括：
对于所述数字高程图中的任一个像素点，将该像素点作为目的点；
根据所述目的点的邻域内的各像素点的高程值，以及所述设定要求，计算所述目的点的可释放性；
根据所述数字高程图中各像素点的可释放性，确定所述释放区域中满足设定要求的目标区域；
所述根据所述分离探头仿真图像，确定目标点在所述分离探头仿真图像中对应的质心位置，包括：
根据所述目标点的三维位置和第二坐标系转换关系，确定所述目标点在所述分离探头仿真图像中对应的质心位置，所述第二坐标系转换关系为所述定点坐标系和所述分离探头仿真图像所在的图像坐标系之间的转换关系。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根据所述质心位置，确定所述分离探头在所述目标区域中的目标释放位置和目标释放航向，包括：
若所述质心位置在所述分离探头仿真图像中的指定区域内，将所述第一位置作为所述目标释放位置，将所述第一航向确定为所述目标释放航向；
若所述质心位置不在所述指定区域内，所述方法还包括：
重新获取新的预设释放航向，并根据所述第二位置和所述新的预设释放方向，确定所述分离探头在所述目标区域对应的定点坐标系下的新的第一位置和新的第一航向。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述分离探头在所述巡视器上的安装位置；
根据所述安装位置、所述目标释放位置和所述目标释放航向，确定所述巡视器在所述定点坐标系下的释放位置和释放航向。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述安装位置、所述目标释放位置和所述目标释放航向，确定所述巡视器在所述定点坐标系下的释放位置和释放航向，包括：
根据所述安装位置、所述目标释放位置、所述目标释放航向和第三坐标系转换关系，确定所述巡视器在所述定点坐标系下的释放位置和释放航向，所述第三坐标系转换关系为所述定点坐标系和所述巡视器所在车体坐标系之间的转换关系。
8.一种地外天体分离探头释放分离规划装置，其特征在于，包括：
数字高程图获取模块，用于获取通过巡视器的图像采集设备采集的针对预选的释放区域的数字高程图；
目标区域确定模块，用于根据所述数字高程图，确定所述释放区域中满足设定要求的目标区域；
第一确定模块，用于根据所述数字高程图和预设释放航向，确定所述巡视器的分离探头在所述目标区域对应的定点坐标系下的第一位置和第一航向；
仿真模块，用于根据所述数字高程图、所述第一位置和第一航向，进行三维仿真，得到分离探头仿真图像；
质心位置确定模块，用于根据所述分离探头仿真图像，确定目标点在所述分离探头仿真图像中对应的质心位置，所述目标点所在坐标系为所述定点坐标系；
第二确定模块，用于根据所述质心位置，确定所述分离探头在所述目标区域中的目标释放位置和目标释放航向。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的方法。
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