为了服务青藏高原铁路建设需要,本文在分析青藏高原冻土水热物理特性基础上,研究了冻土测试专用热敏电阻的非线性特性,通过实验逐点测试传感器温度值并进行分段拟合,得到热敏电阻的阻温关系曲线。结合青藏高原恶劣自然环境,设计了一种适应于青藏高原不同深度冻土温度监测系统。引入四线制方法,巧妙地设计了64通道温度监测电路,实现了不同深度冻土温度监测功能。根据测试精度要求,提出一种温度校正方法,解决了热敏电阻测量不稳定,信号畸变等问题。经过系统性能分析与实验室测试,结果表明系统能够满足不同深度冻土温度监测精度要求,功耗较低,具有良好的工作性能。

利用卫星重力测量资料研究地球、月球与火星等星体的内部构造时,需要进行重力地形校正,计算全球布格重力异常,而在球坐标中实现地形校正计算是一种有效的途径.本文提出球坐标系中的球冠域地形校正计算方法,给出了该方法涉及的球坐标系之间坐标转换方法和球冠域内地形模型重构方法,并进行理论验证.作者利用嫦娥一号激光测高数据对月球重力进行地形校正,获得了月球全球布格重力异常,并与球坐标系中Tesseroid单元体地形校正方法对比,分析了球冠域地形校正方法的计算精度、空间分辨率及其优缺点.

TDR作为1种野外测量土壤水分量简便而准确的方法而被人们熟知和使用。本研究使用TDR在河套灌区对冻土在冻结融解时进行了土壤水分测定。为了用TDR数据计算冻土的液态水分量,文中分析了众多计算模型和经验模型,最终找到了最适合本地区土壤特性的B irchak模型。

为了使月球探测器自主的在月球表面进行软着陆,应对着陆区域的地形进行三维重构的方法,获得着陆区域的地形描述。提出了一种通过运动获得长基线的立体视觉的三维重构方法,针对长基线立体视觉方法所存在的问题,通过设计一系列的算法,完成了图像特征点选取和匹配,估计相机在不同位置的相对旋转和位移;对立体图像对进行校正,获得稠密的视差图;通过视差图进行三维重构,生成着陆区域的DEM。根据月球地形的特点建立了软件仿真平台,并且在仿真平台的基础上对文中的算法进行验证。仿真的结果表明该方法可以有效的应用于月面地形的三维重构。

针对星球探测任务中星球漫游车自主避障和导航的要求,建立了一种基于平面模板的现场标定方法,实现月球车视觉系统的现场标定.针对月球车视觉系统的广角畸变的特点,引入径向和离心畸变模型,利用最大似然估计(MLE)对内、外参数进行非线性优化求精,并对图像进行畸变校正;计算摄像机间相对位置,实现了紧凑的双目视觉外极线校正.实验表明,该方法快速、简便,获得了较高的标定精度.