화성 지형상대항법을 위한 하강 데이터셋 생성과 랜드마크 추출 방법 (Descent Dataset Generation and Landmark Extraction for Terrain Relative Navigation on Mars)

서지정보

· 발행기관 : 대한원격탐사학회
· 수록지 정보 : 대한원격탐사학회지 / 38권 / 6호 / 1015 ~ 1023페이지
· 저자명 : 김재인

초록

착륙선의 진입-하강-착륙 과정에는 많은 환경적 및 기술적 어려움이 수반된다. 이러한 문제들을 해결하기 위한 방안으로, 최근 착륙선에는 지형상대항법 기술이 필수적으로 고려되고 있다. 지형상대항법은 하강하는 착륙선에서 수집되는 Inertial Measurement Unit (IMU) 데이터 및 영상 데이터를 기 구축된 참조 데이터와 비교하여 착륙선의 위치 및 자세를 추정하는 기술이다. 본 논문에서는 화성에서 활용할 지형상대항법 기술을 개발하기 위해 그 핵심 기술 요소로서 하강 데이터셋 생성 및 랜드마크 추출 방법을 제시한다. 제안방법은 화성착륙 시뮬레이션 궤적정보를 이용하여 하강하는 착륙선의 IMU 데이터를 생성하며, 이에 맞추어 고해상도 정사영상지도 및 수치표고모델로부터 ray tracing 기법을 통해 하강영상을 생성한다. 랜드마크 추출은 텍스쳐 정보가 부족한 화성 표면의 특성을 고려하여 영역 기반 추출 방식으로 이루어지며, 정합 정확도와 속도 향상을위해 탐색영역 축소가 수행된다. 하강영상 생성 방법의 성능분석 결과는 제안방법으로 촬영 기하학적 조건을만족시키는 영상 생성이 가능함을 보여주었으며, 랜드마크 추출 방법의 성능분석 결과는 제안방법을 통해수 미터 수준의 위치 추정 정확도를 담보하면서 동시에 특징점 기반 방식만큼의 처리속도 확보가 가능함을보여주었다.

영어초록

The Entry-Descent-Landing process of a lander involves many environmental and technicalchallenges. To solve these problems, recently, terrestrial relative navigation (TRN) technology has beenessential for landers. TRN is a technology for estimating the position and attitude of a lander by comparingInertial Measurement Unit (IMU) data and image data collected from a descending lander with pre-builtreference data. In this paper, we present a method for generating descent dataset and extracting landmarks,which are key elements for developing TRN technologies to be used on Mars. The proposed methodgenerates IMU data of a descending lander using a simulated Mars landing trajectory and generates descentimages from high-resolution ortho-map and digital elevation map through a ray tracing technique.
Landmark extraction is performed by an area-based extraction method due to the low-textured surfaceson Mars. In addition, search area reduction is carried out to improve matching accuracy and speed. Theperformance evaluation result for the descent dataset generation method showed that the proposed methodcan generate images that satisfy the imaging geometry. The performance evaluation result for the landmarkextraction method showed that the proposed method ensures several meters of positioning accuracy whileensuring processing speed as fast as the feature-based methods.

참고자료

· 없음