شماره ركورد
33979
پديد آورنده
سيدجواد شجاع الساداتي
عنوان
ارزيابي موقعيت ماه نورد با پياده سازي يك الگوريتم بر مبناي بينايي ماشين
مقطع تحصيلي
ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي فناوري ماهواره-هوافضا
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/21
استاد راهنما
مهدي نصيري سروي
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
فناوري هاي نوين
چكيده
كاوش نواحي قطبي ماه، به ويژه دهانههاي داراي سايهي دائمي و احتمال وجود ذخاير يخ آب، در سالهاي اخير به يكي از محورهاي اصلي پژوهش آژانسهاي فضايي تبديل شده است. به دليل شرايط سخت محيطي و هزينهي بالاي حضور انسان، كاوشگرها به عنوان گزينهي اصلي براي اكتشاف اين مناطق به كار گرفته ميشوند. يكي از عوامل حياتي در موفقيت اين مأموريتها، موقعيتيابي دقيق كاوشگر است كه در سطح ماه با چالشهايي چون نبود سامانهي موقعيتيابي ماهوارهاي، ناهمواري سطح و ناشناختگي محيط رو به رو است. روشهاي كلاسيك مكانيابي مانند ادومتري چرخ و واحد اندازهگيري اينرسي (IMU)، در سطح ماه به دليل لغزش چرخ، نفوذ در خاك نرم و دريفت زاويهاي، با كاهش دقت و افزايش خطاي تجمعي مواجه ميشوند.
در اين پاياننامه، سه رويكرد مكمل براي ارتقاي دقت ناوبري كاوشگر توسعه و ارزيابي شد: (1) ادغام دادههاي انكودر و ژيروسكوپ در چارچوب فيلتر كالمن توسعه يافته (EKF) به عنوان الگوريتم مبنا، (2) الگوريتم تركيبي ادومتري بصري تكچشمي، انكودر و ژيروسكوپ با استفاده از EKF و مكانيزمهاي تشخيص لغزش، يادگيري مقياس و اختلاط سرعت و (3) ادومتري بصري مبتني بر RGB-D همراه با تلفيق زاويهي ژيروسكوپ. دادههاي مورد نياز از محيط شبيهسازي شده در نرمافزار Webots، شامل تصاوير RGB و RGB-D، دادههاي IMU و سيگنالهاي انكودر توليد گرديد و مختصات GPS شبيهسازي شده صرفاً به عنوان مرجع زميني (Ground Truth) براي ارزيابي دقت به كار گرفته شد.
نتايج كمي و كيفي نشان داد كه الگوريتم تركيبي ادومتري بصري تك چشمي، انكودر و ژيروسكوپ بيشترين دقت و پايداري را در موقعيتيابي كاوشگر فراهم ميكند. اين روش توانست خطاهاي موقعيت، زاويه و انتقال را به طور چشمگيري كاهش دهد و عملكرد قابل اعتمادي در مواجهه با خطاهاي تجمعي ارائه كند. در مقايسه، الگوريتم مبتني بر RGB-D و ژيروسكوپ نيز بهبود قابل توجهي نسبت به روش پايه داشت، اما از نظر دقت و پايداري همچنان پايينتر از نسخهي تركيبي تك چشمي باقي ماند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/06
عنوان به انگليسي
evaluation of the position the lunar rover by implementing a machine vision algorithm
تاريخ بهره برداري
10/13/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سيدجواد شجاع الساداتي
چكيده به لاتين
Exploration of the lunar polar regions, particularly permanently shadowed craters with a high potential for water ice deposits, has recently become a central focus of international space agencies. The absence of satellite-based positioning systems (GPS), extremely poor illumination, complex terrain, and the unknown nature of the environment pose major challenges to precise rover navigation in these regions. Classical localization methods, such as wheel odometry and inertial measurement units (IMU), although effective in controlled conditions, suffer from significant accuracy degradation and loss of stability on the lunar surface due to factors such as wheel slip, penetration into soft regolith, and angular drift.
In this thesis, three complementary approaches were developed and evaluated to enhance rover navigation accuracy: (1) fusion of wheel encoder and gyroscope data within an Extended Kalman Filter (EKF) as the baseline algorithm, (2) a monocular visual odometry–encoder–gyroscope hybrid algorithm employing EKF with slip detection, scale learning, and velocity blending mechanisms and (3) an RGB-D–based visual odometry method with gyroscope angle fusion. The required datasets were generated in a simulated lunar environment using the Webots simulator, including RGB and RGB-D image sequences, IMU data, and wheel encoder signals, while simulated GPS coordinates were used exclusively as ground-truth references for performance evaluation.
Quantitative and qualitative results demonstrated that the monocular visual odometry–encoder–gyroscope hybrid algorithm provided the highest accuracy and stability in rover localization. This approach significantly reduced position, angular, and translational errors, offering robust performance even in the presence of cumulative errors. In comparison, the RGB-D–based algorithm with gyroscope fusion also showed notable improvements over the baseline method but remained less accurate and stable than the monocular hybrid approach.
كليدواژه هاي فارسي
ادومتري بصري , ماهنورد , پيمايش سنجي بصري , سيستمهاي مكانيابي و نقشه برداري همزمان , رباتيك
كليدواژه هاي لاتين
Visual Odometry , Lunar Rover , Computer Vision-Based Navigation , Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) , Robotics
Author
seyed Javad Shoja Alsadati
SuperVisor
Mahdi Nasiri Sarvi