2014年高教社杯A题《嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略》全国一等奖优秀论文

图 6 制动发动机推力变化示意图

图 7 着陆器剩余燃料变化示意图

图 8 着陆器经度变化示意图

2014年高教社杯A题《嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略》全国一等奖优秀论文

图 9 着陆器纬度变化示意图

6.2.3粗避障阶段避障算法及思想

由附件2中资料可知，当着陆器轨道高度下降到2400m左右时，会对星下月面进行光学敏感成像，根据附件中给出的灰度图片，这里给出了粗略躲避障碍的算法(见附件)和思想。

首先，对高程图进行边缘检测，除去较大的坑洞，避免着陆器落入其中。这里，我们使用检测效果较为明显的Prewitt边缘算子检测高程图中月球坑的边缘，其原理是利用像素点上下、左右邻点灰度差，在边缘处达到极值检测边缘，由于边缘点像素的灰度值与其邻域点像素的灰度值有显著不同，得以检测出月球坑边缘，如图10：

图 10 边缘检测结果

粗避障阶段拍照的目的是为了给下一步精避障阶段提供一个相对较为平坦的区域，

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因此，我们根据2400m成像照片中的数据统计特征，计算出每块100m 100m的区域中的均值和方差，选择方差最小的一块进行下一步精避障，同时，这里不考虑形状的旋转，主要是符合题目要求，尽量减少燃料消耗，同时也避免了复杂的姿态调整。

如图11，为经过避障算法挑选出来的一块较为平坦的区域：

图 11 避障算法结果

6.2.4精避障阶段

对于精避障阶段，使用的避障思想基本相同，只是这里我们考虑到探测车的短期任务和活动范围，决定选取一块30m 12m的区域进行精避障操作，图12为边缘检测示意图，图13为嫦娥三号拍照任务示意图，图14为筛选出来的降落区域：

图 12 边缘检测示意图