Построение карты неоднородностей поверхности Фобоса и выбор места посадки
При посадке КА «Фобос-Грунт» на поверхность Фобоса по изображениям, получаемым широкоугольной телевизионной камерой (ШТК), входящей в состав телевизионной системы навигации и наблюдения, будет строиться и передаваться в бортовой вычислительный комплекс (БВК) карта неоднородности поверхности, по которой в БВК может определяться пригодность места посадки, прогнозируемого по текущим траекторным измерениям, а в случае его непригодности – приниматься решение о перенацеливании КА на наиболее ровный участок заданного размера в поле зрения ШТК.Карта неоднородности строится по признаку относительной дисперсии яркости изображения с дополнительным учетом наличия теней и близости крупных неоднородностей. С этой целью обработка изображений ведется в движущемся окне, размер которого соответствует требуемому размеру посадочной площадки (~10 м) и подстраивается при снижении КА. Для более точного определения оптимального места посадки анализ проводится с перекрытием окон, которое увеличивается при снижении КА. На малых высотах проводится дополнительное загрубление изображений для того, чтобы избежать влияния текстуры реголита на контраст изображений.
Бортовое программное обеспечение, реализующее данный алгоритм, написано на языке Си. Время выполнения операций по построению карты неоднородности на процессоре ADSP-21060 ШТК с тактовой частотой 24 МГц составляет около 0.1 с. Карта неоднородности передается в БВК наряду с репортажным кадром и результатами измерения высоты и бокового смещения один раз в 6 с.
Алгоритм отработан по реальным изображениям Фобоса, Луны и Марса высокого разрешения, а также по модельным изображениям шероховатых поверхностей. Для иллюстрации на рисунке приведено построение карты неоднородности по полученному c КА Mars-Express изображению Фобоса, содержащему предполагаемый район посадки. Получаемая карта неоднородности поверхности адекватно отображает опасные неровности и позволяет выбрать оптимальное место посадки.
Исходное изображение Фобоса (слева) имеет разрешение 4,4 м
(предоставлено ESA/DLR/FU Berlin, G.Neukum). Его увеличенный фрагмент (в центре) соответствует предварительно выбранному району посадки.
Построенная для этого района карта неоднородности (справа) цветокодирована так, что при увеличении неоднородности поверхности цвет карты изменяется от синего к красному.
Оптимальное место посадки отмечено белым квадратом.