基于序列圖像的主動式自主導航是采用激光雷達主動成像敏感器感知探測器著陸環(huán)境。首先，激光雷達可以直接測量著陸器相對著陸區(qū)域的斜距信息，然后將激光雷達測量的數(shù)據(jù)和著陸器當前位姿估計結(jié)合，生成數(shù)字高程圖。最后，利用相關性方法或模式匹配方法，將獲得數(shù)字高程圖與著陸器存儲的參考地形庫進行比對，從而得到著陸器的絕對位姿估計。

相較于主動式導航，以光學相機為敏感器的基于序列圖像的被動式導航也是深空探測著陸過程中非常有效的一種自主導航手段。由于探測天體的表面分布著大量形狀各異的隕石坑、巖石和紋理等天然陸標，利用這些路標圖像信息能夠獲取完備的探測器位置和姿態(tài)信息。

2000年美國NEAR小行星探測器首次進行了采用陸標光學圖像的導航。2004年美國的“漫游者”火星探測器通過下降圖像運動估計系統(tǒng)（DIMES），在著陸過程中通過跟蹤3幅序列圖像中的相關圖像塊，實現(xiàn)對探測器水平方向速度的估計。中國的“嫦娥三號”月球著陸器在接近段飛行過程中，首次利用光學相機觀測預定著陸區(qū)實現(xiàn)月球軟著陸粗避障。

X射線脈沖星自主導航。脈沖星是高速旋轉(zhuǎn)的中子星，是一種具有超高密度、超高溫度、超強磁場、超強輻射和引力的天體，能夠提供高度穩(wěn)定的周期性脈沖信號，可作為天然的導航信標。X射線脈沖星是高速自轉(zhuǎn)的中子星，具有極其穩(wěn)定的周期性，被譽為自然界最精準的天文時鐘，特別是毫秒級脈沖星的自轉(zhuǎn)周期穩(wěn)定性高達10-19-10-21，定時穩(wěn)定性為10～14/年。利用X射線脈沖星導航能夠提供10維導航信息，包括3維位置、3維速度、3維姿態(tài)和1維時間。將脈沖星作為導航星，在全太陽系可見，不存在任何遮擋問題，并且也沒有人為的破壞與干擾，是一種絕佳的導航星。因此，脈沖星能夠成為人類在宇宙中航行的“燈塔”，為近地軌道、深空和星際空間飛行的航天器提供自主導航信息服務。

基于脈沖星的自主導航原理是：探測器飛行過程中實時接收空間中不同方向的脈沖星X射線信號，并測量到達光子的時間、強度、流量和相對于探測器的方位，再對比星上保存的脈沖星星圖，利用導航算法獲取探測器的位置速度和姿態(tài)等信息。圖2為脈沖星導航原理示意圖。

1976年，搭載X射線探測器的Ariel-5天文觀測衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了首顆X射線脈沖星，目前發(fā)現(xiàn)和編目的脈沖星已經(jīng)有2000多顆。美國1999年搭載X射線探測器的ARGOS衛(wèi)星發(fā)射升空，用于導航方案的實驗驗證。2004年初，美國提出了《基于X射線源的自主導航定位驗證》（XNAV）的預研計劃。2013年，歐盟啟動了利用脈沖星信號為進行實時導航和精確授時的項目研究計劃。我國在X射線探測上也進行了多方面研究。2016年11月10日，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征十一號運載火箭，成功發(fā)射了脈沖星試驗衛(wèi)星。該星主要用于驗證脈沖星探測器性能指標和空間環(huán)境適應性，積累在軌試驗數(shù)據(jù)，為脈沖星探測體制驗證奠定技術基礎，這也是世界上首顆脈沖星導航試驗衛(wèi)星（XPNAV-1）。我國后續(xù)還計劃用5~10年的時間，建立精確的脈沖星導航數(shù)據(jù)庫。

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