(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210967717.8 (22)申请日 2022.08.12 (71)申请人 中国人民解 放军战略支援 部队航天 工程大学 地址 101400 北京市怀柔区八一路一 号航 天工程大 学 (72)发明人 贾玉童　刘磊　万刚　苏芝娟　 彭思卿　 (74)专利代理 机构 北京挺立专利事务所(普通 合伙) 11265 专利代理师 韩畅 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 基于月球南极着陆区选址模型的月球着陆 区评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于月球南极着陆区选 址模型的月球着陆区评估 方法， 其提出一种结合 模糊认知图(FuzzyCognitiveMaps,FCMs)的月球 南极选址模型， 该模型包含隶属度函数、 模糊规 则、 聚合去模糊化和仿真测试， 对永久阴影区面 积、 着陆区的坡度、 岩石丰度、 光照强度、 平均最 高温度等五种因素进行迭代分析， 可筛选出符合 条件的区域， 并且该方法可考虑 多种工程约束条 件， 用于未来月球和火星备选着陆区域的定量评 估。 权利要求书4页 说明书9页 附图6页 CN 115310294 A 2022.11.08 CN 115310294 A 1.基于月球南极着陆区选 址模型的月球着陆区评估方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 利用南极月球数字高程图生成南极坡度图， 并筛 选坡度<8 °的可选择区域； 步骤2： 计算所述可选择区域内的永久阴影区分布、 坡度、 岩石丰度、 光照强度、 平均最 高温度指标因素； 步骤3： 构建结合模糊认知图的月球南极选 址模型； 步骤4： 利用该选址模型对永久阴影区分布、 坡度、 岩石丰度、 光照强度、 平均最高温度 指标进行迭代分析， 从而评估着陆区选 址的优劣。 2.根据权利要求1所述的基于月球南极着陆区选址模型的月球着陆区评估方法， 其特 征在于， 步骤2的具体操作步骤 包括： 步骤201： 计算月球表面坡度 从月球DE M栅格的每 个单元的坡度中计算得： 其中， Cellsize表示每个网格点的分辨率； m和n分别是月球DEM栅格中的行号和列号； θw‑e、 θs‑n分别表示 东西方向的坡度和南北 方向的坡度； 且对于合适的月球站场地， 坡度的约束条件为： | θw‑e|＜ θmax, θs‑n＜ θmax                                      (3) 其中， θmax是最大坡度， 设为8 °； 步骤202： 计算岩石丰度 使用CraterTools和Crater  Helper Tools在月球勘测轨道器窄角相 机图像上定位和 统计岩石丰度为： Rm(D)＝me‑(0.5648+0.01285 /m)/D          (4) 其中， m表示岩石丰度， Rm(D)表示直径大于D的岩石的面积分数； 步骤203： 计算光照强度和永久阴影区 采用最大地形高角法来检测月球上某一特定位置是否被照明， 从而得到永久阴影区分 布以及光照强度； 步骤204： 计算平均最高温度 利用月球辐射计， 根据近十年来月球南极地区的累积温度， 通过计算得到月球南极地 区的平均最高温度。 3.根据权利要求2所述的基于月球南极着陆区选址模型的月球着陆区评估方法， 步骤 203的具体步骤 包括： 步骤2031： 从JPL星历中获取天平动信息、 姿态和位置、 太阳位置； 步骤2032： 读取当前时刻天平动信息、 姿态和位置、 太阳位置值， 并将坐标转换至月球 中心天体坐标系J20 00； 步骤2033： 通过几何关系， 计算太阳视半径和太阳高度角； 步骤2034： 判断太阳高度角 是否大于最大地形高度角， 若大于则说明有太阳光照， 为权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115310294 A 2阳光区， 若 小于则说明没有太阳光照， 为阴影区； 步骤2035： 计算阳光区中不同时刻光照强度， 并通过不同时刻光照强度， 得到光照率。 4.根据权利要求2所述的基于月球南极着陆区选址模型的月球着陆区评估方法， 其特 征在于， 步骤3所建立的结合模糊认知图的月球南极选址模型包括隶属度函数、 模糊规则、 聚合模糊隶属函数、 反模糊化， 其构建步骤为： 步骤301： 定义模糊隶属度函数 定义影响因素： 永久阴影区面积C1、 着陆区的坡度C2、 岩石丰度C3、 光照强度C4和平均 最高温度C5， 每个因素包括4个三角隶属度函数， 分别为为{高度可行(HF)、 中等可行(IF)、 低度可行(LF)和不可 行(LN)}， 利用隶属度函数对每 个因素进行分析； 得到模糊认知图： 将C1,C2,C3,C4,C5作为概念节点， 并构建关系权重矩阵W＝[Wij]5×5， 通过关系权 重矩阵形成有向连接， 得到月球南极选 址模糊认知概念图； 步骤302： 定义模糊隶属规则 在利用三角隶属度函数对各因素进行分析的过程中， 以登陆区中心纬度、 基线坡度小 于7°的覆盖率、 永久阴影区面积、 岩石丰度占比为输入参数， 评估坡度S、 最高温度T、 光照强 度I和岩石分布R的影响， 建立Mamdan i最小模糊蕴涵规则： μR(x,y)＝mi n μA(x), μB(y)        (10) 其中， μR(x,y)表示激活隶属函数， μA(x)和 μB(y)分别表示语言项A的隶属度值x和语言 项B的隶属度值y； 采用Mamdan i最小模糊蕴涵规则激活相应的三角隶属度函数； 步骤303： 聚合隶属度函数 采用family  Einstein  Sum函数聚合隶属函数， 聚合步骤302中激活的三角隶属度函 数， 且fami ly Einstein Sum函数为： 步骤304： 对聚合隶属函数进行解模糊化 基于式(1 1)计算所有概念 对的解模糊值， 将推理得到的模糊值 转化为精确值； 步骤305： 仿真计算 通过在离散仿真步骤上仿真其行为来检查指定FCMs的模型参数， 在每个模拟步骤中， 根据推理公式更新 概念值， 推理概念为： 其中， 为概念j在模拟第t步的值， Wji为概念j对概念i的因果影响。 5.根据权利要求1所述的基于月球南极着陆区选址模型的月球着陆区评估方法， 其特 征在于， 步骤3 01中每个因素定义的隶属度函数为： 1)永久阴影区面积C1的隶属函数为：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115310294 A 3