как и зачем используется обработка изображений на космических кораблях?

Спутники наблюдения Земли используют некоторую обработку изображений, особенно сжатие изображений, чтобы уменьшить размер передаваемых данных. Типичный конвейер сжатия выглядит так:

детектор -> коррекция смещения -> коррекция усиления -> коррекция плохих пикселей -> сжатие

Из-за большого объема данных это обычно делается на специальном оборудовании, таком как: http://www.space-airbusds.com/media/document/ens_4_coreci_2014_bd.pdf

Компьютерное зрение также можно использовать для управления стыковкой. Как правило, высокоуровневые алгоритмы, которые не нужно запускать в реальном времени, выполняются на земле, где аппаратные ограничения не являются проблемой. Масса и мощность бортовых космических кораблей ограничены, и если вы используете радиационно-стойкое оборудование, оно будет гораздо менее способным, чем готовые процессоры.

Миссия Mars2020 Rover будет использовать обработку изображений для навигации по поверхности аналогично текущему марсоходу Curiosity , поскольку его конструкция основана на очень успешной архитектуре Curiosity.

выше: иллюстрация дизайна марсохода Mars2020 отсюда .

Однако обработка изображений также будет использоваться несколькими новыми способами на этапах спуска и приземления.

От технологий входа, спуска и посадки :

ТРИГГЕР ПО ДИАПАЗОНУ - ЭТО ВСЕ ДЕЛО ВРЕМЕНИ

Ключом к новой технике точной посадки является выбор правильного момента для нажатия на «спусковой крючок», который выпускает парашют космического корабля. «Триггер дальности» — это название метода, который Mars 2020 использует для определения времени раскрытия парашюта. В более ранних миссиях парашюты раскрывались как можно раньше после того, как космический корабль достигал желаемой скорости. Вместо того, чтобы раскрываться как можно раньше, Range Trigger Mars 2020 раскрывает парашют в зависимости от положения космического корабля относительно желаемой цели приземления.

выше: Иллюстрация концепции Range Trigger - на примере исторической / Mars Science Laboratory (MSL) / места посадки Curiosity.

Кроме того, на этапе спуска изображения будут сравниваться в режиме реального времени с сохраненными картами местности, чтобы повысить точность определения места приземления:

КАК НАВИГАЦИЯ С ОТНОШЕНИЕМ К МЕСТНОСТИ УЛУЧШАЕТ ВХОД, СПУСК И ПОСАДКУ

Terrain-Relative Navigation значительно улучшает оценку положения вездехода относительно земли. Повышение точности во многом связано с тем, когда делаются оценки.

В предыдущих миссиях космический корабль с марсоходом оценивал свое местоположение относительно земли перед входом в марсианскую атмосферу, а также во время входа на основе первоначального предположения на основе радиометрических данных, предоставленных через Deep Space Network. Этот метод имел ошибку оценки до EDL около 0,6–1,2 мили (около 1–2 км), которая увеличивается примерно до (2–3 км) во время входа.

Используя Terrain-Relative Navigation, марсоход Mars 2020 оценит свое местоположение, спускаясь через марсианскую атмосферу на парашюте. Это позволяет марсоходу определять свое положение относительно земли с точностью около 200 футов (60 метров) или меньше.

Чтобы снизить риск входа, спуска и посадки, необходимы две вещи: точное знание того, куда направляется марсоход, и способность отклониться в более безопасное место, когда он направляется к сложной местности.

выше: Иллюстрация навигации относительно местности. « Навигация относительно местности помогает нам безопасно приземлиться на Марсе, особенно когда земля внизу полна опасностей, таких как крутые склоны и большие камни ! Отсюда .

В декабре 2014 года система технического зрения была испытана в пустыне Мохаве . :

выше: « Прототип системы Lander Vision для миссии НАСА «Марс-2020» был протестирован 9 декабря 2014 года во время полета корабля Masten Space Systems «Xombie» в воздушно-космическом порту Мохаве в Калифорнии. Фото: NASA Photo/Tom Чида " Отсюда .

НАСА проверило новые «глаза» для своей следующей миссии марсохода на ракете, построенной компанией Masten Space Systems в Мохаве, штат Калифорния, отчасти благодаря программе NASA Flight Opportunities или FOP.

Лаборатория реактивного движения агентства в Пасадене, штат Калифорния, возглавляет разработку марсохода Mars 2020 и его системы Lander Vision, или LVS. В 2014 году прототип системы технического зрения поднялся в воздух на высоту 1066 футов (325 метров) на борту испытательной платформы Masten Xombie с ракетным двигателем и помог направить ракету к точной посадке в заранее обозначенной цели. LVS летал как часть более крупной системы экспериментальных технологий посадки, называемой «Испытательный стенд автономного спуска и подъема», или ADAPT.

LVS, навигационная система на основе камеры, фотографирует местность под спускаемым космическим кораблем и сопоставляет ее с бортовыми картами, позволяя кораблю определять его местоположение относительно опасностей приземления, таких как валуны и выступы.

выше: обрезанное изображение прототипа тестируемой системы технического зрения Astrobotics , взято с: http://www.nasa.gov/centers/Armstrong/Features/XombieTestsAstroboticAutolandingSystem.html .