地球观测与导航技术丛书：月球和火星遥感制图与探测车导航定位 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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邸凯昌，刘召芹，万文辉 等 著

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• 月球遥感
• 火星遥感
• 遥感制图
• 探测车导航
• 定位
• 地球观测
• 导航技术
• 行星探测
• 空间技术
• 地理信息系统

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030428387

版次：1

商品编码：11668378

包装：平装

丛书名： 地球观测与导航技术丛书

开本：16开

出版时间：2015-03-01

用纸：胶版纸

页数：260

正文语种：中文

内容简介

　　《地球观测与导航技术丛书：月球和火星遥感制图与探测车导航定位》系统阐述月球和火星遥感制图与探测车导航定位的理论、方法技术与应用，汇集国家863计划、自然科学基金、973计划和中国科学院“百人计划”等项目支持下取得的一系列最新成果。总结月球和火星探测任务及遥感制图与探测车定位发展现状，系统阐述月球和火星坐标系统与控制网、月球和火星轨道器定轨定姿与遥感制图、月球和火星探测车导航定位、月球和火星探测车影像制图等理论和关键技术，最后，综合介绍遥感制图与导航定位技术，在我国嫦娥三号月球车与美国勇气号和机遇号火星车探测工程任务中的应用。

目录

《地球观测与导航技术丛书》出版说明
序一
序二
前言

第1章 绪论
1.1 月球和火星探测概述
1.1.1 月球探测概述）
1.1.2 火星探测概述
1.2 月球和火星遥感制图与探测车导航定位的意义
1.3 月球和火星遥感制图与探测车导航定位发展现状
1.3.1 月球遥感制图发展现状
1.3.2 火星遥感制图发展现状
1.3.3 月球和火星探测车导航定位发展现状
1.4 月球和火星制图和定位与对地观测制图和定位的差异
参考文献

第2章 月球和火星坐标系统与控制网
2.1 月球和火星全球坐标系
2.2 月球和火星的旋转参数
2.3 月球和火星全球坐标系的坐标转换
2.4 月球和火星地图投影
2.4.1 等距圆柱投影
2.4.2 墨卡托投影
2.4.3 等角方位投影
2.4.4 正射投影
2.4.5 摩尔威德投影
2.4.6 等角圆锥投影
2.4.7 全球地图投影方案
2.5 月球和火星全球控制网
2.6 用于着陆巡视探测的局部坐标系
参考文献

第3章 月球和火星轨道器数据几何建模与遥感制图
3.1 月球和火星轨道器定轨定姿
3.1.1 月球和火星轨道器定轨基本原理
3.1.2 嫦娥一号和嫦娥二号轨道器的定轨
3.1.3 国外月球和火星轨道器的定轨
3.1.4 月球和火星轨道器定姿
3.2 轨道器影像严格几何模型
3.2.2 外定向
3.3 轨道器影像光束法平差与三维制图
3.3.1 CE-1影像姿态角常差改正
3.3.2 CE-2影像自检校光束法平差与三维制图
3.3.3 H影像光束法平差与三维制图
3.4 轨道器影像通用几何模型
3.4.1 通用几何模型的建立
3.4.2 基于时间变量的有理函数模型
3.4.3 有理函数模型对于行星轨道器影像的适用性
3.4.4 基于有理函数模型的轨道器影像平差
3.5 激光高度计数据轨道交叉点平差
3.5.1 月球及火星激光高度计数据简介
3.5.2 CE-1激光高度计数据轨道交叉点时空分析
3.5.3 CE-1激光高度计数据轨道交叉点平差
3.5.4 新的4H0)全月球KHA
3.6 轨道器影像和激光高度计数据配准
3.6.1 轨道器影像和激光高度计数据不一致性分析
3.6.2 CE-1月球轨道器影像和激光高度计数据配准
3.6.3 MGS火星轨道器影像和激光高度计数据配准
参考文献

第4章 月球和火星探测车导航定位
4.1 航迹推算法探测车定位
4.2 基于立体影像的探测车定位
4.2.1 基于视觉测程的连续定位
4.2.2 基于站点间图像的探测车定位
4.2.3 立体相机/IMU/里程计集成定位
4.3 基于探测车影像与轨道器影像配准的定位
4.3.1 基于石块特征匹配的探测车定位
4.3.2 基于地面影像KLA同卫星影像匹配的探测车定位
4.4 恒星法探测车定位
4.5 着陆器定位
4.5.1 基于地标的交会定位
4.5.2 基于降落相机序列图像的定位
4.6 探测车导航路径规划
参考文献

第5章 月球和火星探测车影像制图
5.1 探测车立体相机影像严格几何建模
5.1.1 摄影测量模型
5.1.2 CAHV和CAHVOR模型
5.1.3 CAHVOR模型到摄影测量模型的转换
5.1.4 摄影测量模型到CAHVOR模型的转换
5.2 立体相机几何标定
5.3 探测车立体影像三维测图能力分析
5.3.1 立体相机测图理论精度
5.3.2 火星车和月球车立体相机测图精度
5.4 探测车影像光束法平差
5.4.1 自由网平差模型
5.4.2 带限制条件的平差
5.4.3 光束法平差结果
5.5 探测车影像匹配与三维测图
5.5.1 基于特征点约束的探测车影像匹配
5.5.2 传统马尔可夫随机场模型
5.5.3 自适应马尔可夫场模型
5.5.4 探测车影像三维测图
5.6 探测车长基线测图
5.6.1 探测车长基线测图精度
5.6.2 探测车长基线平差结果
5.6.3 探测车长基线影像匹配和制图
5.7 变分辨率数字高程模型
5.7.1 变分辨率数字高程模型
5.7.2 变分辨率KHA生成算法
5.7.3 变分辨率KHA应用实验
5.8 全景影像自动拼图
5.8.1 柱面全景影像拼图
5.8.2 全景影像拼图实验
参考文献

第6章 月球和火星遥感制图与导航定位技术的工程应用
6.1 定位制图技术在嫦娥三号月球探测任务中的应用
6.1.1 嫦娥三号定位制图坐标系统
6.1.2 月球轨道器影像制图
6.1.3 嫦娥三号导航相机影像制图
6.1.4 嫦娥三号着陆点定位
6.1.5 嫦娥三号月球车定位
6.1.6 嫦娥三号月球车巡视探测路径规划
6.1.7 嫦娥三号遥操作成果制图系统
6.1.8 嫦娥三号定位制图产品的科学应用探讨
6.2 定位制图技术在美国火星车探测任务中的应用
6.2.1 轨道器影像着陆区制图
6.2.2 火星车制图产品
6.2.3 火星车着陆点定位
6.2.4 火星车定位
6.2.5 火星车定位制图产品可视化与发布
6.2.6 火星车定位制图产品的科学应用
参考文献
索引

精彩书摘

　　《地球观测与导航技术丛书：月球和火星遥感制图与探测车导航定位》：
　　第1章 绪 论
　　本章首先简要总结国际国内月球和火星探测任务，包括其科学目标和所搭载的科学仪器等，介绍与遥感制图和导航定位相关的影像传感器和激光高度计等仪器的参数；接着阐述月球和火星遥感制图与探测车导航定位在行星科学研究和探测工程任务实施中的重要意义；概述国际国内月球和火星遥感制图与探测车导航定位的发展现状；最后论述月球和火星制图和定位与对地观测制图和定位的差异，进而梳理出月球和火星遥感制图与探测车导航定位研究和应用中重点要解决的科学技术问题。
　　1.1 月球和火星探测概述
　　对地外天体的探测是人类自古以来的梦想，是科技发展的必然，也是大国的国家战略需求。一系列深空探测任务的实施，不仅大大深化了人类对行星起源和演化的科学认识，也带动了相关高新技术的发展和应用。月球和火星是人类进行空间观测和探测最多的地外天体，本节分别对月球和火星探测任务做一简要介绍。
　　1.1.1 月球探测概述
　　从20世纪50年代末始至今，月球探测经历了第一次探月高潮、探月宁静期和第二次探月高潮三个阶段，对月探测技术经历了飞越月球、硬着陆、环绕月球、软着陆、无人采样返回、载人登月阶段（欧阳自远，2005）。先后获得的海量遥感观测数据和丰富的科掌资料为月球科学研究奠定了基础。
　　1959~1976年，人类掀起第一次探月高潮，美国和苏联共发射了108颗月球探测器，其中成功发射48颗，获得了海量科学数据；实现了6次载人登月，12名宇航员完成月球漫步，共获得了381.7 kg月球样品。
　　此间苏联发射的月球探测器包括月球（ I.una）系列（1959~1976年）、宇宙（Cosmos）系列（1965~1969年）、探测器（Zond）系列（1965~1970年）、月球车（I.unokhod）系列（1970~1973年）等。其中，月球3号卫星于1959年10月第一次拍摄了月球影像，并且获得了首张月球背面影像。月球16号、20号和24号进行了不载人登月取样，且月球16号于1970年9月实现了第一次机器人采样返回。月球车1号（I.unokhod-l）于1971年9月实现了第一次不载人月球车月面巡视探测。
　　此间美国发射的月球探测器包括先驱者（ Pioneer）系列（1958~1959年）、徘徊者（ Ranger）系列（19 61~1965年）、月球轨道器（I川nar Orbiter）系列（1966~1967年）、勘探者（ Surveyor）系列（1966~1968午）以及阿波罗（Apollo）系列（1967~1972年）等。其中，月球轨道器1~3号围绕月球赤道飞行，轨道器4号、5号运行于月球极地轨道；轨道器4号拍摄了整个月球正面与95%的月球背面；轨道器5号拍摄了整个月球背面，并获得36处预选着陆点的中等分辨率和高分辨率影像。利用这些数据，最终绘制了覆盖月球表面99%区域、平均分辨率约为60 m的月球地图，选出了10个可供阿波罗飞船着陆的候选登月点（Bowker and Hughes，19 71）。阿波罗11号飞船于1969年7月实现了首次载人登月，宇航员阿姆斯特朗在月球表面留下了人类第一个脚印；阿波罗12号、14号、15号、16号、17号进行了载人登月取样，其中，15号于1971年7月实现了第一次载人月球车月面巡视探测（ Grabois，2011）。
　　1976~1994年是月球探测的宁静期，期间世界上没有进行过任何成功的月球探测活动。
　　20世纪90年代月球探测活动开始复苏，美国于1994年和1998年分别发射了克莱门汀（ Clementine）和月球勘探者号（I.unar Prospector）月球探测器。克莱门汀的主要科学目标是在月球极地轨道探测月球地貌、水冰、重力和磁场等。它携带的科学仪器包括紫外/可见光相机（分辨率200 m）、近红外相机、长波红外相机、高分辨率摄影机（分辨率7~20 m）、带电粒子望远镜、激光雷达系统（垂直分辨率40 m）和两台星跟踪器相机（Nozetteet a1。，1994）。月球勘探者号的主要科学目标是探测月表物质组成、重力场和磁场，寻找月球存在冰或水的证据，携载的科学仪器包括伽马射线光谱仪（Gamma ray spectrome-ter，GRS）、中子光谱仪、多普勒重力实验仪、仪粒子光谱仪、电子反射仪和磁力计（Hub-bard et al.，1997）。
　　21世纪初，国际第二次探月高潮拉开序幕，已经发射的月球探测器主要包括欧盟2003年9月发射的智慧一号（SMART-1），日本2007年9月发射的月亮女神（SELENE，又称KAGUYA），印度2008年10月发射的月船一号（Chandrayaan-l），美国2009年6月发射的月球侦察轨道器（I.unar reconnaissance orbiter，LRO）、2011年9月发射的圣杯号月球重力和内部结构探测器（ GRAII.）、2013年9月发射的月球大气与尘埃环境探测器（I.ADEE），中国2007年10月发射的嫦娥一号轨道器、2010年10月发射的嫦娥二号轨道器、2013年12月2日发射12月14日成功落月的嫦娥三号着陆器和巡视器。
　　欧盟发射的智慧一号的主要科学目标是测试太阳能离子推进器，探测月殊形状、矿物、化学组成和外部环境等；包括一颗主轨道器和两颗子卫星，主轨道器在距月表100 km的环形轨道上飞行；携载的载荷包括微型成像仪（分辨率平均80 m，近月点30 m）、红外谱仪（光谱分辨率6 nm，空间分辨率300 m）、X射线谱仪、X射线太阳监视仪、电推进数据诊断包、Ka波段测控试验包、粒子与尘埃探测仪（Foing et al.，2006）。
　　日本月亮女神任务的科学目标包括：进行全月球的高精度观测以研究月球的起源和演变，研究未来月球利用和载人探测的可能性，开发未来月球探测技术；搭载15种有效载荷，包括地形测绘相机（立体成像，分辨率10 m）、多波段成像仪（可见光和近红外波段的空间分辨率分别为20 m和62 m）、连续光谱测量仪、激光高度计（测距分辨率5 m、空间分辨率800 m）、X射线谱仪（空间分辨率20 km）、伽马射线谱仪、测月雷达、月球磁强计、带电粒子谱仪、等离子体分析仪、无线电掩星观测、差分甚长基线干涉测量射电源、上层大气和等离子体成像仪、中继卫星转发器、高清电视摄像机（Kato et a1.，2008）。
　　印度发射的月船一号在可见光、近红外、低能X射线和高能X射线谱区对月球进行高分辨率遥感观测。具休科学目标是：生成月球正面和背面的三维图集，对全月面进行化学和矿物学制图，通过影像地质学和矿物学等手段识别月球地质单元、研究月球的早期演化史。它共携带11台有效载荷：地形测绘相机（立体成像，空间分辨率5 m）、月球激光测距仪（测距分辨率优于5 m）、月球矿物制图仪（光谱分辨率10 nm，空间分辨率70 m）、小型合成孔径雷达（空间分辨率75 m）、高光谱成像仪（光谱分辨率15 nm，空间分辨率80 m）、高能X射线/伽马射线谱仪、辐射剂量检测实验仪、近红外光谱仪（光谱分辨率为6 nm）、亚千电子伏原子反射分析仪、X射线谱仪、月面撞击探测器（Goswami and Anna-durai，2009）。
　　月球侦察轨道器是美国重返月球战略计划的第一步，具体科学目标是探测月球极区的光照条件，测绘全月面地形，寻找未来登月点的位置，勘测月球的潜在资源。I.RO携载7大科学仪器：月球侦察轨道器相机（宽角相机分辨率100 m，窄角相机分辨率0.5~2 m）、月球轨道器激光高度计（I.unar orbiter laser altimeter，I.OI.A）、月球勘探中子探测器、月球辐射计实验、莱曼阿尔法制图仪、辐射效应宇宙射线望远镜、微型射频雷达（ Chinet a1.，2007）。其中，LRO携载的窄角相机以其0.5 m的超高分辨率影像，可以直接观测到以往着陆探测留下的登周舱、激光反射标志、阿波罗月面科学实验组件、月球车行驶车辙等。LRO宽角相机影像一个月就可以覆盖月球全球一次，经多次重复观测构成的立体观测，用于制作全球影像拼图和全球数字高程模型（ digital elevation model，DEM）。月球轨道器激光高度计的激光波长为1064.4 nm，激光重复频率为l Hz，测距分辨率为10 cm。它同时发射和接收5束激光，因此在同一轨道上能够同时获取5个测高剖面，其中，相邻测高剖面间距10~12 m，同一剖面上相邻激光点间距56 m。由I.OI.A数据制作的月球全球高程模型成为目前国际上精度最高的全球模型和通用的月球制图控制数据（ Smith et a1.，2010）。
　　美国圣杯号探测任务的主要目标是获取迄今为止精度最高的月球重力场数据，探测月球的内部结构和演化历史。它采用双子卫星探测器系统，由搭载的月球重力测距系统精确测量两个探测器间距离的变化来确定和精化月球重力场，进而通过重力场与月球地形特征对比推演月球内部构造（Tapley et a1.，2004）。
　　我国的月球探测“嫦娥计划”于2004正式启动，分为环月探测、月面软着陆探测与月球车月面巡视勘查、月面自动采样返回三个盼段，简称“绕”、“落”、“回”，目前已顺利完成前两个阶段的工程任务（欧阳自远，2005；叶培建、彭兢，2006）。
　　嫦娥一号（Chang'E-l，CE-1）是中国首颗绕月探测卫星，主要科学目标是：获取月球表面的三维立体影像，分析月球表面有用元素的含量、物质类型及分布特点、探测月壤特性，探测地月空间环境（叶培建等，2007；Ouyang et a1.，2008）。2007年10月24日，嫦娥一号卫星在西昌卫星发射中心成功发射升空；2007年11月7日，嫦娥一号进入距月面200 km高的极地轨道，开始科学探测；2009年3月1日，嫦娥一号受控撞击月球的丰富海区域，圆满完成科学探测使命。嫦娥一号共搭载8种有效载荷：三线阵CCD立体相机（分辨率120 m）、激光高度计（激光波长1064 nm，激光重复频率1 Hz，测距分辨率1 m）、干涉成像光谱仪（谱段范围为480~960 nm，共有32个谱段）、伽马射线谱仪、X射线谱仪、微波探测仪、高能粒子探测仪、太阳风离子探测仪（叶培建等，2008；欧阳自远等，2010）。
　　嫦娥二号（Chang'E-2，CE-2）卫星于2010年10月1日在西昌卫星发射中心发射升空，其探周轨道为100 km×100 km的圆轨道和100 km×15 km的椭圆轨道，前者用于常规全月探测，后者着重对嫦娥三号着陆区进行精细探测。嫦娥二号的主要科学目标是获取月表高分辨率的立体图像，对月球着陆区和其他重点区域进行精细测绘，精细探测月面的元素丰度与分布，评估月壤厚度和氦一3资源，探测地月空间环境；其工程上的主要任务是验证与月面软着陆相关的关键技术，试验新的奔月轨道，降低探月工程二期的技术风险（欧阳自远，2010；叶培建等，2013）。嫦娥二号卫星搭载的载荷包括：新研制的高分辨率CCD立体相机（在100 km和15 km飞行高度的空间分辨率分别是7m和1.5 m），其他载荷如激光高度计、X射线谱仪、伽马射线谱仪、微波探测器、高能粒子探测器、太阳风离子探测器与嫦娥一号基本相同，仅作了少量的适应性改造。2011年4月1日，嫦娥二号卫星半年设计寿命期满，全面实现了既定的工程目标和科学探测任务；6月9日，飞离月球轨道进行深空探测；8月25日，受控进入距离地球约150万km的拉格朗日L2点的环绕轨道，进行扩展试验。2012年12月13日，嫦娥二号成功飞抵距地球约700万km远的深空，首次实现对图塔蒂斯（Toutatis）小行星的飞越探测，星载监视相机对小行星进行了光学成像。2013午1月5日，嫦娥二号卫星受控突破距离地球1000万km的太阳系空间，使我国深空探测能力得到新的跃升。
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前言/序言

地球观测与导航技术丛书：月球和火星遥感制图与探测车导航定位 一、 勘探未知，绘制宇宙蓝图：月球与火星遥感制图的挑战与突破 自人类仰望星空以来，月球与火星便承载着我们无尽的遐想与探索的渴望。如今，随着科技的飞速发展，我们正以前所未有的精度和广度，绘制着这两颗近邻星球的数字地图，为未来的载人登陆、资源开发和科学研究奠定坚实基础。这套“地球观测与导航技术丛书”的“月球和火星遥感制图与探测车导航定位”分卷，正是聚焦于这一前沿领域，深入剖析月球和火星遥感制图所面临的独特挑战，以及为解决这些挑战而诞生的创新技术与方法。 1. 月球与火星遥感制图的特殊性与需求 与地球观测相比，月球和火星的遥感制图具有其独特性。首先，它们缺乏大气层（或大气层极为稀薄），这虽然简化了图像信号的传输，但也意味着地表信息直接暴露，容易受到宇宙射线、微陨石撞击等因素的影响，导致地表特征的长期演化与变化更加显著。其次，缺乏水和生命的存在，使得地表地貌的形成过程与地球截然不同，研究和理解这些地貌特征需要全新的地质学和地球化学视角。最后，遥远的距离和有限的通信带宽，对数据传输、处理和地图更新提出了更高的要求。 因此，月球和火星的遥感制图不仅需要精确的地形学、地质学、地貌学信息，还需要对可能存在的资源（如水冰、矿产）、潜在的着陆点、探测车行驶路径进行详细评估。这些信息对于规划未来探测任务、选择科学观测目标、评估着陆风险以及支持宇航员的活动至关重要。 2. 遥感数据的获取与处理：从太空到地面的蜕变 本卷的核心内容之一，便是详细介绍月球与火星遥感数据的获取与处理流程。从轨道器上搭载的各类先进传感器——包括可见光相机、红外光谱仪、激光高度计（Lidar）、雷达等——如何捕捉不同波段的电磁信号，到这些信号如何在复杂的空间环境中传输回地球。 传感器技术： 书中将详述各种主流遥感传感器的工作原理、技术参数及其在月球和火星探测任务中的应用。例如，高分辨率可见光相机能够捕捉精细的地形纹理，帮助识别撞击坑、熔岩管、裂谷等；红外光谱仪可以分析地表物质的成分，寻找水冰或特定矿物的分布；激光高度计则能精确测量地表起伏，构建数字高程模型（DEM）。 数据预处理： 原始的遥感数据往往受到噪声、辐射影响、几何畸变等问题，需要经过一系列精细的预处理才能用于后续分析。这包括辐射定标、大气校正（尽管月球和火星大气稀薄，但仍需考虑微弱影响）、几何纠正、影像镶嵌等。书中将深入探讨这些预处理步骤的技术细节和算法实现。 图像增强与特征提取： 为了更好地揭示地表特征，需要运用图像增强技术，如对比度拉伸、锐化等，以突出细节。同时，特征提取技术，如边缘检测、纹理分析、目标识别等，能够自动识别和量化地表地貌单元，为地图的绘制提供基础。 3. 构建三维数字星球：地形测绘与数字高程模型（DEM）的生成 地形测绘是遥感制图的基础，而数字高程模型（DEM）则是衡量地形信息的关键。本卷将重点阐述构建月球和火星三维数字星球的技术。 立体测图： 通过在不同轨道或不同视角拍摄的同一区域的立体影像，利用视差原理，可以计算出地表的绝对高程。书中将介绍立体匹配算法、立体模型构建方法以及DEM精度评估技术。 激光测高： 激光高度计能够直接测量探测器与地表之间的距离，提供高精度的点云数据，这是生成高分辨率DEM的重要手段。本卷将深入探讨激光脉冲的测量原理、数据后处理以及如何将其融合到DEM生成过程中。 雷达测高： 特别是对于月球和火星的极地区域，由于光照条件受限，雷达遥感成为获取地形信息的重要手段。书中将解析雷达干涉测量（InSAR）等技术在地形测绘中的应用，以及其优势与局限。 DEM的应用： 生成的DEM不仅仅是地理信息，更是未来探测任务规划的生命线。它可以用于评估着陆点的平坦度，规划探测车的行驶路线，识别潜在的科学观测区域，甚至可以模拟雨水（如果存在）的径流情况，分析地貌的演化。 4. 地质与矿产资源的遥感探索：揭示星球的“内在”秘密 除了地形，地质构成和潜在的资源分布也是遥感制图的重要目标。月球和火星的地质演化历史和资源潜力，是人类理解行星形成和寻找地外生存可能性的关键。 光谱分析与矿物成分识别： 不同矿物对特定波段的光谱具有独特的吸收和反射特征。通过分析遥感数据中的光谱曲线，可以识别地表物质的成分，例如，区分玄武岩、安山岩等火山岩，识别水合矿物（如黏土矿物、硫酸盐），以及可能存在的挥发性物质。本卷将详细介绍光谱解混、特征匹配等矿物识别技术。 地质构造的遥感解译： 通过对遥感影像的纹理、断裂、坡度等特征进行分析，可以识别月球和火星上的各种地质构造，如撞击盆地、火山结构、断层、熔岩流前缘等。这些构造不仅是研究星球演化的线索，也可能指示着地下资源的富集区。 水冰与地下水的遥感探测： 对于火星而言，水冰的分布及其潜在的地下水，是寻找生命痕迹和支持未来载人任务的关键。书中将重点介绍利用雷达、热红外、中子谱仪等探测手段，对月球极地水冰和火星地下水进行遥感探测的技术原理和实际案例。 资源潜力评估： 基于遥感获取的地质和成分信息，可以对月球和火星上的矿产资源，如氦-3、稀土元素、水冰等进行初步的潜力评估，为未来的资源开发提供科学依据。 二、 逐“陆”前行，精准导航：探测车导航定位的智慧与挑战 在绘制好星球的“地图”之后，如何让我们的探测车在陌生的星球表面安全、高效地移动，并完成既定科学任务，是“月球和火星遥感制图与探测车导航定位”分卷的另一核心。探测车导航定位面临着与地球截然不同的严峻环境和技术挑战。 1. 恶劣环境下的导航挑战 缺乏GPS信号： 月球和火星没有全球定位系统（GPS）。探测车必须依赖自身携带的传感器和算法，在没有外部定位基站的情况下进行导航。 光照变化与阴影： 强烈的阳光、长时间的阴影会干扰视觉传感器的识别，影响地形特征的判断，给导航带来困难。 尘埃覆盖： 月球和火星表面覆盖着细密的尘埃，这些尘埃会附着在探测车和传感器上，影响图像质量和探测精度。 通信延迟： 地球与月球、火星之间的通信存在显著的延迟，这意味着探测车无法实时接收地球指令，必须具备高度的自主导航能力。 地形复杂性： 探测车可能需要在崎岖不平的地面、陡峭的斜坡、松软的沙地甚至熔岩区行驶，这要求导航系统能够精确感知地形并做出规避。 2. 探测车导航定位的核心技术 本卷将系统地介绍探测车在无GPS环境下进行导航定位的关键技术： 惯性导航系统（INS）： INS利用陀螺仪和加速度计测量探测车的角速度和线加速度，通过积分计算出探测车的位置、姿态和速度。书中将深入讲解INS的工作原理、误差累积问题以及如何与其他导航系统融合以提高精度。 视觉里程计（Visual Odometry, VO）： VO利用探测车上的相机连续拍摄图像，通过分析图像序列中特征点的位移，来估算探测车的运动轨迹。这是一种无标记的导航方法，能够提供实时的位姿估计。书中将详细介绍不同的VO算法，如特征点法、直接法、半直接法等，以及它们在月球和火星环境下的适用性。 激光雷达SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）： SLAM技术允许探测车在未知环境中同时构建地图并进行自身定位。利用激光雷达扫描周围环境，生成点云地图，并利用这些地图信息来确定探测车的位置。书中将探讨基于点云匹配的SLAM算法，以及如何处理动态环境和稀疏环境。 地形匹配导航： 利用探测车携带的相机或激光雷达获取的地形信息，与预先绘制的星球表面地图进行匹配，从而确定探测车在地图上的位置。这是一种非常有效的全局定位方法。书中将详细介绍特征匹配算法、模型匹配算法等。 传感器融合： 为了克服单一导航系统的局限性，提高导航的鲁棒性和精度，通常会将多种传感器（如INS、相机、激光雷达、轮式里程计等）的信息进行融合。书中将介绍卡尔曼滤波（Kalman Filter）、粒子滤波（Particle Filter）等常用的传感器融合技术。 自主路径规划与障碍物规避： 基于探测车定位信息和对周围环境的感知，需要实时生成安全、高效的行进路径，并能够动态地识别和规避障碍物。书中将介绍A算法、Dijkstra算法等路径规划算法，以及基于传感器数据的障碍物检测技术。 3. 智能决策与任务执行 探测车的导航不仅仅是“知道在哪儿”，更是要“知道去哪儿”以及“如何去”。 科学目标导向的路径规划： 探测车的路径规划需要考虑科学任务的需求，例如，需要到达特定的地质构造、采集样本的区域等。书中将探讨如何将科学目标融入路径规划中，实现智能化的任务执行。 远程操作与自主控制的结合： 尽管存在通信延迟，地球操作员仍然会发送高层次的任务指令。探测车需要具备一定的自主能力来执行这些指令，例如，根据环境反馈调整路径、进行自主避障等。书中将探讨人机协同的导航模式。 安全着陆点选择与导航： 在接近目标星球时，选择一个安全、科学价值高的着陆点至关重要。探测车需要根据轨道器获取的精细地形和地貌数据，进行自主的着陆点评估和导航。 三、 跨越星辰大海的智慧结晶 “地球观测与导航技术丛书：月球和火星遥感制图与探测车导航定位”分卷，汇集了来自天文学、空间科学、遥感技术、计算机科学、机器人学等多个领域的顶尖智慧。它不仅是对当前月球和火星探测技术现状的全面梳理，更是对未来星际探索技术发展方向的深刻洞察。 本书的读者对象广泛，包括但不限于： 空间科学家与研究人员： 为他们提供深入的遥感数据分析方法和行星地质研究理论。 遥感技术工程师与开发人员： 为他们展示最前沿的遥感传感器技术、数据处理算法和地图生产流程。 机器人与导航系统工程师： 为他们提供在极端环境下进行自主导航、定位和路径规划的先进技术和解决方案。 航天工程专业学生与教师： 为他们提供系统、深入的学习教材和研究参考。 对太空探索感兴趣的公众： 以一种深入浅出的方式，揭示我们如何通过科技的眼睛，认识和探索遥远的宇宙。 这本分卷将通过翔实的理论阐述、丰富的案例分析和前沿的技术展望，带领读者一同走进月球和火星的神秘世界，理解我们如何以前所未有的精度绘制它们的数字地图，又如何让我们的智能探测器在这片荒芜的土地上，勇敢地“逐陆”前行，一步一步地揭开宇宙的奥秘。它不仅是一本技术手册，更是一部关于人类探索精神与科技创新的史诗。

评分☆☆☆☆☆

这套“地球观测与导航技术丛书”的书名本身就极具吸引力，特别是“月球和火星遥感制图与探测车导航定位”这一分册，简直是点燃了我内心深处对宇宙探索的无限遐想。一直以来，我都对那些高清的月球表面照片、火星地貌的细节描绘以及探测车在异星土地上稳步前行的景象着迷不已。想象一下，我们赖以生存的地球，它的每一个角落都被我们用先进的遥感技术记录得一清二楚，而现在，我们正将同样的目光投向遥远的月球和火星，绘制它们的数字地图，规划着机器人探险家的路径。这本书的出现，仿佛是一扇通往未知宇宙的窗户，让我得以窥探那些人类尚未亲身踏足的神秘领域。它预示着我们将不再仅仅是仰望星空，而是能够以前所未有的精度和深度去理解、去绘制、去探索这些遥远的天体。从这个名字，我能够感受到其中蕴含的强大科学力量，以及人类不懈追求知识和拓展生存空间的决心。它不仅仅是一本书，更是一种对未来的承诺，一种科技进步的缩影，让我对后续内容的专业性和深度充满了期待，渴望了解那些支撑起这一切的精密技术细节，以及它们如何为我们揭示宇宙的更多秘密。

评分☆☆☆☆☆

当我看到《地球观测与导航技术丛书：月球和火星遥感制图与探测车导航定位》这个书名时，我的脑海中立刻勾勒出一幅宏伟的画卷：人类的目光不再局限于地球，而是投向了更遥远的星辰大海，并且用最前沿的技术去丈量和理解它们。月球和火星，这两个星球，承载着我们对宇宙的无限遐想。而“遥感制图”和“探测车导航定位”这两个关键词，则直接揭示了实现这一切的科学基石。遥感技术，就好比为这些星球装上了无数双“眼睛”，能够从太空捕捉它们的地形地貌、地质构成，甚至环境变化，并将其转化为可供科学研究的数据和地图。这不仅仅是记录，更是理解。而探测车导航定位，则是在这些地图的指引下，让我们的“使者”——那些在异星表面工作的探测车，能够自主地穿梭于未知的环境中，准确地找到科学的目标，完成人类赋予它们的使命。这其中所涉及到的传感器融合、路径规划、自主决策等技术，无疑是人类智慧的结晶。我非常期待书中能够详细阐述这些技术是如何协同运作的，它们如何克服月球和火星严酷的环境挑战，又如何为人类未来的太空探索打开新的篇章。

评分☆☆☆☆☆

“地球观测与导航技术丛书：月球和火星遥感制图与探测车导航定位”这个书名，让我立刻联想到那些在科幻电影中才会出现的场景，但又带着一种触手可及的科学现实感。月球和火星，这两个离我们最近的近邻，正因为这些先进的技术而变得越来越清晰。遥感制图，它描绘了我们如何通过卫星、探测器等手段，从遥远的距离获取关于这些天体的地形、地质、甚至可能存在的液态水等信息，并将其转化为可分析的地图数据。这就像是在为月球和火星绘制出详尽的“户籍信息”，为我们深入了解它们打下基础。而探测车导航定位，更是将这份“看见”转化为“行走”。那些在荒凉地表上默默工作的探测车，它们如何能够在缺乏人类直接操控的情况下，依靠自身的传感器和智能算法，识别环境、规划路线、避开危险，精准地到达科学预设的地点，这其中的技术挑战和突破，无疑是令人激动人心的。我迫切地想知道，书中是如何将这些复杂的技术原理，用一种令人信服且充满吸引力的方式呈现出来，让我能够更好地理解人类是如何一步步向外太空迈进的。

评分☆☆☆☆☆

当我初次看到“地球观测与导航技术丛书：月球和火星遥感制图与探测车导航定位”这样的书名时，我立刻被它所蕴含的科技深度和探索野心所吸引。月球和火星，这两个我们从小就耳熟能详的天体，现在正通过先进的技术变得越来越真实，越来越可触及。遥感制图，这门技术就像是为这些星球装上了一双全景的眼睛，通过各种先进的探测手段，获取地表的详细信息，绘制出高分辨率的地图，揭示其地形、地质、矿产等特征，为我们了解它们的过去和未来提供数据支撑。而探测车导航定位，更是将这种“看见”转化为“行动”的精髓。那些勇敢的探测车，如何在陌生的环境中，没有GPS的指引，仅凭自身携带的设备和智能，规划出最优化的行驶路线，到达科学研究的目标点，这其中蕴含的自动驾驶、路径规划、传感器融合等技术，无疑是航天领域最前沿的智慧结晶。我特别期待书中能够详细阐述这些技术是如何协同工作的，它们如何克服月球和火星极端环境带来的挑战，又是如何为人类未来的太空探索奠定基础的，这本身就是一场精彩的技术革命的记录。

评分☆☆☆☆☆

“地球观测与导航技术丛书：月球和火星遥感制图与探测车导航定位”这个书名，就像是一扇直接通往宇宙前沿的窗口。月球和火星，这两个我们抬头仰望的邻居，正逐渐在我们眼前变得更加立体和真实。遥感制图，这四个字唤起了我对卫星图像、地形图、以及各种探测数据的联想。它意味着我们不再仅仅是凭空想象，而是能够以一种科学、精准的方式去“看见”和“描绘”这些遥远的世界。想象一下，通过遥感技术，我们可以详细绘制月球的陨石坑分布，分析火星上可能存在的古老河床，甚至发现隐藏在地下深处的宝贵资源。而探测车导航定位，更是将这种“看见”转化为“触摸”和“行走”。那些在月球和火星表面孤独探索的机器人，它们如何能够在没有人类实时指挥的情况下，自主地识别环境、规划路线、并精确地抵达预设的科学考察点，这其中的技术挑战和智慧结晶，必定是令人叹为观止的。我非常渴望了解，书中是如何将这些复杂的导航和定位原理，以一种易于理解的方式呈现出来，让我能够领略到人类智慧在探索未知宇宙中所展现出的非凡力量。

评分☆☆☆☆☆

《地球观测与导航技术丛书：月球和火星遥感制图与探测车导航定位》这个书名，仿佛是在向我们展示人类探索宇宙的最新成果和未来方向。月球和火星，这两个人类长久以来向往的天体，现在正通过一系列尖端技术被我们逐渐揭开神秘的面纱。遥感制图，意味着我们能够以前所未有的精度，从太空视角获取关于这些星球的详细信息，绘制出如同地球一样精密的地图，标记出地形、地貌、矿产等重要特征，这对于我们理解它们的演化历史，寻找潜在的资源，甚至规划未来的登陆任务都至关重要。而探测车导航定位，更是将这种观测能力转化为实际的探索行动。那些在月球和火星表面艰难跋涉的机器人，它们如何能够在没有GPS信号的异星环境中，依靠自身携带的传感器和智能算法，进行自主的路径规划和精确的定位，最终完成科学探测的任务，这其中的技术集成和智慧设计，绝对是航天领域的一大亮点。我非常期待书中能够深入剖析这些技术的原理，以及它们在实际任务中是如何解决重重困难，为我们揭示宇宙的更多秘密。

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“地球观测与导航技术丛书：月球和火星遥感制图与探测车导航定位”这一主题，仿佛是一张通往星辰大海的蓝图。月球和火星，这两个我们熟悉又陌生的星球，正逐渐在人类的探索视野中清晰起来。遥感制图，这门技术让我脑海中闪过卫星在轨道上悄然运行，将高清的影像和数据传回地球的画面。它不仅仅是让我们看到月球和火星的表面，更是能够揭示它们隐藏在地下的结构，分析其地质构成，甚至探寻是否存在生命的可能性。这背后所涉及到的电磁波探测、图像处理、数据融合等技术，必定是高度复杂且精密的。而探测车导航定位，则将这份宏大的观测转化为实际的探索行动。想象一下，那些在月球和火星表面工作的漫游者，它们如何在没有人类直接操控的情况下，自主地规划路线，避开障碍，精确地抵达科学预设的地点，进行样本采集和数据分析。这背后所依赖的传感器技术、自主导航算法、以及与地面控制中心的通信机制，都是极具挑战性的。我非常渴望了解，这本书是如何将这些看似遥远而复杂的科学技术，以一种深入浅出的方式呈现在读者面前，让我能够更好地理解我们是如何一步步迈向更广阔的宇宙的。

评分☆☆☆☆☆

当我看到“地球观测与导航技术丛书：月球和火星遥感制图与探测车导航定位”这个书名时，脑海中立刻浮现出各种科幻电影的场景，但又带着一种科学的严谨感。月球和火星，这两个我们抬头就能看到的近邻，却又隐藏着无数的未知。遥感制图，意味着我们能够从太空的视角，用非接触的方式获取这些星球的详细信息，就像在为它们绘制一张张精确的地图，标注出山脉、平原、撞击坑，甚至可能存在的地下水冰。而探测车导航定位，更是将这种探索推向了实地。想象一下，那些在火星表面孤独跋涉的探测车，它们是如何在没有GPS信号的异星环境中，依靠自身携带的传感器和算法，规划出一条条安全的路线，避开危险的障碍，最终抵达科学目标？这其中涉及到的导航技术，绝对是人工智能、计算机视觉、传感器融合等尖端科技的结晶。这本书的出现，让我感觉到，那些曾经只存在于理论和实验室里的技术，如今正被应用到最前沿的太空探索任务中，为我们揭示宇宙的奥秘提供了坚实的技术支撑。我迫切地想知道，书中是如何将如此复杂的科技概念，以一种易于理解的方式呈现出来，让像我这样的普通读者也能领略到太空探索的魅力与挑战。

评分☆☆☆☆☆

“地球观测与导航技术丛书：月球和火星遥感制图与探测车导航定位”这个书名，让我感到一股扑面而来的科技感和探索精神。月球和火星，这两个在我们夜空中闪耀的星球，一直以来都激发着人类的好奇心。而“遥感制图”和“探测车导航定位”这两个词组，则直接指向了实现这些探索的核心技术。遥感，就如同拥有一双能够穿透大气层、跨越遥远距离的眼睛，捕捉那些肉眼无法看到的地形地貌，将其转化为可供分析和理解的数据。想象一下，我们能够通过遥感技术，绘制出月球背面未曾被详细描绘的区域，或者为火星上那些潜在的生命迹象存在区域提供高精度地图。而探测车导航定位，更是将这种“看”变成了“走”。那些孤独的探测车，如何在荒凉的月壤或火星尘土上，凭借自身的智能，规划出最优的行进路线，到达科学家们设定的每一个科学考察点，这其中的导航算法和定位技术，无疑是精妙绝伦的。这本书的出现，让我对人类如何从地球走向更远的宇宙，有了更直观的认识，它不仅仅是理论的阐述，更是实践的见证。我对书中如何详细介绍这些技术的原理、算法以及在实际任务中的应用案例充满了好奇。

评分☆☆☆☆☆

《地球观测与导航技术丛书：月球和火星遥感制图与探测车导航定位》这个书名，在我看来，是一个关于如何“看见”和如何“抵达”的宏大叙事。月球和火星，这两个天体，承载着人类无数的科学梦想和探索欲望。遥感制图，顾名思义，就是利用各种传感器，从远处获取地表的信息，并将其转化为可操作的地图。这不仅仅是简单的拍照，更包含了对光谱、雷达、激光等多种信息的解读和整合，从而绘制出具有科学价值的地形、地质、矿产等分布图。这对于我们理解这两个星球的演化历史，寻找潜在的资源，甚至为未来的载人登陆规划安全区域，都至关重要。而探测车导航定位，则更是将这种“看见”转化为“行动”。那些在陌生的星球表面工作的机器人，它们需要比在地球上更强大的自主导航能力。如何在没有GPS、没有清晰参照物的情况下，准确判断自己的位置，规划出通往目标的路径，避开悬崖、巨石等危险，这本身就是一项极其复杂的工程。我非常期待书中能够深入剖析这些导航系统是如何运作的，以及它们在月球和火星的实际任务中是如何克服重重困难，实现精准定位和自主行驶的。