本书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。
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《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
1.1月球和火星探测概述1
1.1.1月球探测概述)1
1.1.2火星探测概述4
1.2月球和火星遥感制图与探测车导航定位的意义7
1.3月球和火星遥感制图与探测车导航定位发展现状8
1.3.1月球遥感制图发展现状8
1.3.2火星遥感制图发展现状11
1.3.3月球和火星探测车导航定位发展现状12
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15
参考文献16
第2章月球和火星坐标系统与控制网23
2.1月球和火星全球坐标系23
2.2月球和火星的旋转参数25
2.3月球和火星全球坐标系的坐标转换26
2.4月球和火星地图投影27
2.4.1等距圆柱投影28
2.4.2墨卡托投影29
2.4.3等角方位投影30
2.4.4正射投影31
2.4.5摩尔威德投影32
2.4.6等角圆锥投影33
2.4.7全球地图投影方案34
2.5月球和火星全球控制网35
2.6用于着陆巡视探测的局部坐标系36
参考文献38
第3章月球和火星轨道器数据几何建模与遥感制图40
3.1月球和火星轨道器定轨定姿40
3.1.1月球和火星轨道器定轨基本原理40
3.1.2嫦娥一号和嫦娥二号轨道器的定轨42
3.1.3国外月球和火星轨道器的定轨43
3.1.4月球和火星轨道器定姿44
3.2轨道器影像严格几何模型46
3.2.2外定向46
3.3轨道器影像光束法平差与三维制图50
3.3.1 CE-1影像姿态角常差改正51
3.3.2 CE-2影像自检校光束法平差与三维制图53
3.3.3 H影像光束法平差与三维制图62
3.4 轨道器影像通用几何模型64
3.4.1通用几何模型的建立64
3.4.2基于时间变量的有理函数模型66
3.4.3有理函数模型对于行星轨道器影像的适用性67
3.4.4基于有理函数模型的轨道器影像平差70
3.5激光高度计数据轨道交叉点平差72
3.5.1月球及火星激光高度计数据简介72
3.5.2 CE-1激光高度计数据轨道交叉点时空分析73
3.5.3 CE-1激光高度计数据轨道交叉点平差77
3.5.4 新的4H0)全月球KHA83
3.6 轨道器影像和激光高度计数据配准86
3.6.1轨道器影像和激光高度计数据不一致性分析86
3.6.2 CE-1月球轨道器影像和激光高度计数据配准89
3.6.3 MGS火星轨道器影像和激光高度计数据配准92
参考文献93
第4章月球和火星探测车导航定位98
4.1航迹推算法探测车定位98
4.2基于立体影像的探测车定位100
4.2.1基于视觉测程的连续定位100
4.2.2基于站点间图像的探测车定位113
4.2.3立体相机/IMU/里程计集成定位119
4.3基于探测车影像与轨道器影像配准的定位123
4.3.1基于石块特征匹配的探测车定位123
4.3.2基于地面影像KLA同卫星影像匹配的探测车定位130
4.4恒星法探测车定位135
4.5着陆器定位137
4.5.1基于地标的交会定位137
4.5.2基于降落相机序列图像的定位138
4.6探测车导航路径规划144
参考文献145
第5章月球和火星探测车影像制图148
5.1探测车立体相机影像严格几何建模148
5.1.1 摄影测量模型148
5.1.2 CAHV和CAHVOR模型149
5.1.3 CAHVOR模型到摄影测量模型的转换152
5.1.4 摄影测量模型到CAHVOR模型的转换154
5.2 立体相机几何标定155
5.3 探测车立体影像三维测图能力分析158
5.3.1立体相机测图理论精度158
5.3.2火星车和月球车立体相机测图精度160
5.4探测车影像光束法平差163
5.4.1自由网平差模型163
5.4.2带限制条件的平差164
5.4.3光束法平差结果165
5.5探测车影像匹配与三维测图166
5.5.1基于特征点约束的探测车影像匹配166
5.5.2传统马尔可夫随机场模型167
5.5.3自适应马尔可夫场模型168
5.5.4探测车影像三维测图170
5.6探测车长基线测图173
5.6.1探测车长基线测图精度173
5.6.2探测车长基线平差结果176
5.6.3探测车长基线影像匹配和制图178
5.7变分辨率数字高程模型179
5.7.1变分辨率数字高程模型180
5.7.2变分辨率KHA生成算法182
5.7.3变分辨率KHA应用实验184
5.8全景影像自动拼图186
5.8.1柱面全景影像拼图186
5.8.2全景影像拼图实验189
参考文献191
第6章月球和火星遥感制图与导航定位技术的工程应用194
6.1定位制图技术在嫦娥三号月球探测任务中的应用194
6.1.1嫦娥三号定位制图坐标系统194
6.1.2月球轨道器影像制图195
6.1.3嫦娥三号导航相机影像制图199
6.1.4嫦娥三号着陆点定位202
6.1.5嫦娥三号月球车定位207
6.1.6嫦娥三号月球车巡视探测路径规划210
6.1.7嫦娥三号遥操作成果制图系统213
6.1.8嫦娥三号定位制图产品的科学应用探讨214
6.2定位制图技术在美国火星车探测任务中的应用214
6.2.1轨道器影像着陆区制图216
6.2.2火星车制图产品220
6.2.3火星车着陆点定位228
6.2.4火星车定位231
6.2.5火星车定位制图产品可视化与发布235
6.2.6火星车定位制图产品的科学应用238
参考文献238
索引242
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