基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定方法及系统

摘要

本公开提出了基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定方法及系统，包括：获取同一地区不同时间的高分辨率火星遥感时序影像对；对获取的火星遥感时序影像对进行识别得到火星着陆区新生成尘卷风轨迹；基于上述轨迹获得火星着陆区重叠范围的面积、观测时间间隔及影像对中观测到的新生成尘卷风对象的个数计算尘卷风产率；计算着陆区影像对中，每个火星日新生成的尘卷风对象轨迹的覆盖面积，然后计算在每个火星日新生成尘卷风轨迹面积的基础上，覆盖整个着陆区面积范围需要的火星日天数，即火星车太阳能帆板清洁周期；基于尘卷风产率及火星车太阳能帆板清洁周期确定火星着陆点。为火星成功着陆后续的火星车巡视任务选择最优清洁周期的着陆和巡视区域。

权利要求

1.基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定方法，其特征是，包括：获取同一地区不同时间的高分辨率火星遥感时序影像对；

对获取的火星遥感时序影像对进行识别得到火星着陆区新生成尘卷风轨迹；

基于上述轨迹获得火星着陆区重叠范围的面积、观测时间间隔及影像对中观测到的新生成尘卷风对象的个数计算尘卷风产率；

计算着陆区影像对中，每个火星日新生成的尘卷风对象轨迹的覆盖面积，然后计算在每个火星日新生成尘卷风轨迹面积的基础上，覆盖整个着陆区面积范围需要的火星日天数，即火星车太阳能帆板清洁周期；

基于尘卷风产率及火星车太阳能帆板清洁周期确定火星着陆点。

2.如权利要求1所述的基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定方法，其特征是，识别得到火星着陆区新生成尘卷风轨迹时，首先识别出火星着陆区影像对中的黑色轨迹，剔除掉风成成因的轨迹，以此获得第一尘卷风轨迹集合及第二尘卷风轨迹集合，第一尘卷风轨迹集合的轨迹对象时间早于第二尘卷风轨迹集合的轨迹对象；

对比识别第一尘卷风轨迹集合及第二尘卷风轨迹集合中的尘卷风轨迹，获得影像对中识别出并被保留下来新生成的尘卷风轨迹集合；

计算新生成的尘卷风轨迹集合中所有新生成尘卷风轨迹的长度和宽度，得到影像对中新生成尘卷风对象的长度集合和宽度集合。

3.如权利要求1所述的基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定方法，其特征是，挑选出着陆区影像对中新生成的尘卷风轨迹时，当其中一条尘卷风轨迹在集合第一尘卷风轨迹集合中没有出现，而在第二尘卷风轨迹集合中出现，则该轨迹为一条在不同时刻之间新生成的尘卷风轨迹，否则，不属于新生成的尘卷风轨迹。

4.如权利要求1所述的基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定方法，其特征是，尘卷风产率R的计算公式为：

R＝n/S/△T

其中△T＝T2‑T1，单位为火星日；n为影像对P(I1,I2)中观测到的新生成尘卷风对象的个数；R的单位为个/平方公里/火星日，影像对P(I1,I2)观测到火星着陆区重叠范围的面积为S；

第一张影像I1，其获取时对应的火星时间为T1，第二张影像为I2，其获取时对应的火星时间为T2。

5.如权利要求4所述的基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定方法，其特征是，计算每个火星日新生成的尘卷风对象轨迹的覆盖面积时，对影像对中新生成尘卷风轨迹对象集合中的每一个尘卷风轨迹面积进行计算并求和，每个火星日新生成的尘卷风对象轨迹的覆盖面积为求和后的面积与观测时间间隔的比值；

在T1和T2时间段内的火星车太阳能帆板清洁周期为影像对重叠范围的面积与每个火星日新生成的尘卷风对象轨迹的覆盖面积之比。

6.如权利要求4所述的基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定方法，其特征是，还包括对火星车太阳能帆板清洁周期修正的步骤，具体为：修正的研究区火星车太阳能帆板清洁周期TCm＝TC/m，TCm取整数；

在T1和T2时间段内的火星车太阳能帆板清洁周期TC，修正系数为m。

7.如权利要求1所述的基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定方法，其特征是，确定火星着陆点时，基于尘卷风产率获得尘卷风的频发低于其设定值，清洁周期不短于其设定值，满足上述条件的位置可为着陆点。

8.基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定系统，其特征是，包括：影像对获取模块，用于获取同一地区不同时间的高分辨率火星遥感时序影像对；

尘卷风产率获取模块，用于对获取的火星遥感时序影像对进行识别得到火星着陆区新生成尘卷风轨迹；

尘卷风产率计算模块，用于基于上述轨迹获得火星着陆区重叠范围的面积、观测时间间隔及影像对中观测到的新生成尘卷风对象的个数计算尘卷风产率；

清洁周期计算模块，用于计算着陆区影像对中，每个火星日新生成的尘卷风对象轨迹的覆盖面积，然后计算在每个火星日新生成尘卷风轨迹面积的基础上，覆盖整个着陆区面积范围需要的火星日天数，即火星车太阳能帆板清洁周期；

火星着陆点确定模块，用于基于尘卷风产率及火星车太阳能帆板清洁周期确定火星着陆点。

9.一种计算装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1‑7任一所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，该程序被处理器执行时执行上述权利要求1‑7任一所述的方法的步骤。

说明书

基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定方法及系统

技术领域

[0001] 本公开属于行星遥感和行星气象学技术领域，尤其涉及基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定方法及系统。

背景技术

[0002] 本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

[0003] 火星是太阳系中与地球最类似的星体。如果太阳系存在地外生命，那么火星可能性最大。火星的遥感和就位探测对水源和生命痕迹搜寻具有深远影响，开展火星探测任务
具有重大战略意义。

[0004] 由于火星距离太阳较远，可利用的太阳辐射较少，这限制了火星车太阳能帆板的发电能力。另外，火星上气候干燥、多沙尘天气，这对采用太阳能供电的火星车是很大的挑
战，一旦太阳能电池板被尘土覆盖，火星车的电力输出会持续下降，火星车就会因为缺电而
陷入休眠状态，甚至可能永久无法唤醒。比如，随着火星尘暴沉降的灰尘逐渐积累，“旅居者
号”火星车太阳能帆板上积累的灰尘面积约为每火星日0.28％，其每火星日输出功率下降
约0.29％。因此，能源消耗不足是火星车无法进行正常探测任务的主要原因。后序的“勇气
号”火星车工作的2000多个火星日中，通过目视检查太阳能帆板以及校准目标上的灰尘量，
发现了三次太阳能帆板的“清洁事件”，即帆板上的灰尘量减少使其功率大幅上升。火星车
太阳能帆板的清洁事件与火星表面尘卷风的形成和经过的路径密切相关。在NASA“洞察号”
探测器工作的220个火星日中，其搭载的压力传感器约检测到1000个深度超过0.5Pa的突发
压降事件，这些事件与对流涡旋相对应。在其工作的第65个火星日，一个9Pa的压降经过着
陆器，压降发生的同时能够对应记录到能量系统也增加大约1％的太阳能，说明太阳能帆板
的“清洁事件”与尘卷风的形成是对应的，其发生的时间时刻与压力传感器测得的压降时刻
是一致的。因此，研究尘卷风的产率进而评估火星车太阳能帆板清洁周期对延长火星车探
测任务的寿命具有重要意义。

[0005] 此外，尘卷风对火星的气候系统和物质循环过程也非常重要，可能对大气尘埃循环和全球天气模式产生重大影响，火星大气层中太阳辐射与尘埃之间的相互作用会影响火
星大气层和气候的发展。因此，了解尘卷风的产率和分布等特征有利于了解和研究火星的
气候变化。火星大气中的灰尘含量是火星大气循环模型中的重要参数，以此建立可靠的大
气模型对于探测器成功登陆火星至关重要，可有效提高探测器的着陆精度和成功率。另有
研究表明尘埃可以用作火星气象学和火星尘埃循环的探源，尘卷风产生的高电场会触发放
电的形成，这会使尘埃中存在的氯化物矿物挥发并将气态金属氯化物带入大气。而且尘卷
风与风速的快速变化有关，因此它可以通过增加表面摩擦速度来诱导盐碱化。这表明尘卷
风的研究不仅对火星气候的研究具有重要意义，而且对火星物质循环的研究也具有重要意
义。

[0006] 因此，火星着陆之前需要开展着陆区的尘卷风对象预先研究，来提取不同位置的尘卷风产率并计算该位置对应的太阳能帆板清洁周期，同时也为火星车后续开展综合的气
候和物质循环研究提供重要参数。而之前的火星任务在着陆器着陆前和着陆后的火星车巡
视任务的实现过程中主要存在以下三个问题：

[0007] (1)现有技术评价和选择火星着陆区时只考虑气象(尘暴)和形貌(起伏，纬度，岩石丰度和粗糙度)等因素，忽视了着陆区的尘卷风对象对火星车太阳能帆板的清洁作用，对
延长火星车巡视任务的寿命具有重要意义。

[0008] (2)现有技术多使用遥感影像对火星着陆区的尘卷风对象进行识别和计算其产率，没有将火星车就位观测的结果结合起来。由于寿命短暂、尘暴擦除和没有留下轨迹等原
因，遥感影像中观测到的尘卷风数目要远小于同一位置火星车就位观测的尘卷风数量，因
此需要进行修正。

[0009] (3)现有技术多使用着陆区的单张影像来研究尘卷风轨迹的形态、分布和产率等特性，由于尘卷风生成后留下的轨迹会随时间推移被尘暴、风和霜降等大气活动所破坏，因
此，基于单张影像进行分析并不能获得准确的计算结果。

发明内容

[0010] 为克服上述现有技术的不足，本公开提供了基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定方法，火星着陆区尘卷风对象产率计算和火星车太阳能帆板清洁周期评价，确定火星着
陆点。

[0011] 为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

[0012] 第一方面，公开了基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定方法，包括：

[0013] 获取同一地区不同时间的高分辨率火星遥感时序影像对；

[0014] 对获取的火星遥感时序影像对进行识别得到火星着陆区新生成尘卷风轨迹；

[0015] 基于上述轨迹获得火星着陆区重叠范围的面积、观测时间间隔及影像对中观测到的新生成尘卷风对象的个数计算尘卷风产率；

[0016] 计算着陆区影像对中，每个火星日新生成的尘卷风对象轨迹的覆盖面积，然后计算在每个火星日新生成尘卷风轨迹面积的基础上，覆盖整个着陆区面积范围需要的火星日
天数，即火星车太阳能帆板清洁周期；

[0017] 基于尘卷风产率及火星车太阳能帆板清洁周期确定火星着陆点。

[0018] 进一步的技术方案，识别得到火星着陆区新生成尘卷风轨迹时，首先识别出火星着陆区影像对中的黑色轨迹，剔除掉风成成因的轨迹，以此获得第一尘卷风轨迹集合及第
二尘卷风轨迹集合，第一尘卷风轨迹集合的轨迹对象时间早于第二尘卷风轨迹集合的轨迹
对象；

[0019] 对比识别第一尘卷风轨迹集合及第二尘卷风轨迹集合中的尘卷风轨迹，获得影像对中识别出并被保留下来新生成的尘卷风轨迹集合；

[0020] 计算新生成的尘卷风轨迹集合中所有新生成尘卷风轨迹的长度和宽度，得到影像对中新生成尘卷风对象的长度集合和宽度集合。

[0021] 进一步的技术方案，挑选出着陆区影像对中新生成的尘卷风轨迹时，

[0022] 当其中一条尘卷风轨迹在集合第一尘卷风轨迹集合中没有出现，而在第二尘卷风轨迹集合中出现，则该轨迹为一条在不同时刻之间新生成的尘卷风轨迹，否则，不属于新生
成的尘卷风轨迹。

[0023] 进一步的技术方案，尘卷风产率R的计算公式为：

[0024] R＝n/S/△T

[0025] 其中△T＝T2‑T1，单位为火星日；n为影像对P(I1,I2)中观测到的新生成尘卷风对象的个数；R的单位为个/平方公里/火星日，影像对P(I1,I2)观测到火星着陆区重叠范围的
面积为S；

[0026] 第一张影像I1，其获取时对应的火星时间为T1，第二张影像为I2，其获取时对应的火星时间为T2。

[0027] 进一步的技术方案，计算每个火星日新生成的尘卷风对象轨迹的覆盖面积时，对影像对中新生成尘卷风轨迹对象集合中的每一个尘卷风轨迹面积进行计算并求和，每个火
星日新生成的尘卷风对象轨迹的覆盖面积为求和后的面积与观测时间间隔的比值；

[0028] 在T1和T2时间段内的火星车太阳能帆板清洁周期为影像对重叠范围的面积与每个火星日新生成的尘卷风对象轨迹的覆盖面积之比。

[0029] 进一步的技术方案，还包括对火星车太阳能帆板清洁周期修正的步骤，具体为：

[0030] 修正的研究区火星车太阳能帆板清洁周期TCm＝TC/m，TCm取整数；

[0031] 在T1和T2时间段内的火星车太阳能帆板清洁周期TC，修正系数为m。

[0032] 进一步的技术方案，确定火星着陆点时，基于尘卷风产率获得尘卷风的频发低于其设定值，清洁周期不短于其设定值，满足上述条件的位置可为着陆点。

[0033] 第二方面，公开了基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定系统，包括：

[0034] 影像对获取模块，用于获取同一地区不同时间的高分辨率火星遥感时序影像对；

[0035] 尘卷风产率获取模块，用于对获取的火星遥感时序影像对进行识别得到火星着陆区新生成尘卷风轨迹；

[0036] 尘卷风产率计算模块，用于基于上述轨迹获得火星着陆区重叠范围的面积、观测时间间隔及影像对中观测到的新生成尘卷风对象的个数计算尘卷风产率；

[0037] 清洁周期计算模块，用于计算着陆区影像对中，每个火星日新生成的尘卷风对象轨迹的覆盖面积，然后计算在每个火星日新生成尘卷风轨迹面积的基础上，覆盖整个着陆
区面积范围需要的火星日天数，即火星车太阳能帆板清洁周期；

[0038] 火星着陆点确定模块，用于基于尘卷风产率及火星车太阳能帆板清洁周期确定火星着陆点。

[0039] 以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

[0040] 本公开技术方案根据尘卷风轨迹和风成条纹在形态和分布上的差异，能够将火星着陆区表面的尘卷风轨迹准确识别并矢量化；基于同一区域、不同时间间隔(小于等于100
个火星日)的高分辨率像对来识别新生成的尘卷风对象并计算尘卷风产率，解决了现有技
术仅通过单张影像观测来统计分析尘卷风轨迹的数量和分布，而难以识别新生成尘卷风对
象并计算其产率的问题。

[0041] 本公开技术方案根据火星就位与遥感观测识别出的尘卷风个数之间的倍数，使用修正系数对基于遥感影像计算的太阳能帆板清洁周期的结果进行修正，解决了由于仅通过
遥感影像获取的尘卷风产率与实际就位观测结果不符的问题，并提高了火星车太阳能帆板
清洁周期的计算精度和准确度。

[0042] 本公开技术方案结合着陆区不同位置的清洁周期对火星着陆区进行评价，为火星成功着陆后续的火星车巡视任务选择最优清洁周期的着陆和巡视区域。

[0043] 本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0044] 构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

[0045] 图1是火星表面地形图及研究区示意图，其中实线框为“天问一号”预选着陆区，虚线框为本发明实施区域；

[0046] 图2是火星乌托邦平原东南部(本发明实施区域)的示意图，黑线框为实施区的遥感影像对位置，数字为影像对对应的标号；

[0047] 图3是像对10中的新生成尘卷风轨迹示意图。(a)为火星28年太阳经度为159.8°的CTX影像P03_002042_2091，(b)为火星28年太阳经度为162.5°的CTX影像P03_002108_2088
的部分区域。其中白色箭头指向一条尘卷风轨迹，黑色箭头指向一条新生成的尘卷风轨迹；

[0048] 表1是本发明实施区中11个遥感影像对位置对应的尘卷风产率和修正前后的火星车太阳能帆板清洁周期。

具体实施方式

[0049] 应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常
理解的相同含义。

[0050] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0051] 在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0052] 实施例一

[0053] 本实施例公开了基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定方法，包括以下步骤：

[0054] 步骤1，火星着陆区高分辨率遥感影像对选择；

[0055] 步骤2，火星着陆区新生成尘卷风轨迹识别；

[0056] 步骤3，着陆区尘卷风产率计算；

[0057] 步骤4，火星车太阳能帆板清洁周期评价。

[0058] 具体实施例子中，关于步骤1，火星着陆区高分辨率遥感影像对选择；

[0059] 火星的尘卷风对象生成后，会在当地主导风的推动下移动，移动过程中能够对火星表面进行扬尘，暴露出尘土下方的黑色物质，形成一条长且略弯曲的尘卷风轨迹。因此，
虽然火星遥感影像很难直接拍摄到尘卷风对象的生成，但是可以通过识别尘卷风对象遗留
下来的黑色轨迹来了解尘卷风的数目、形态和产率等信息。鉴于尘卷风轨迹的宽度较窄，一
般在米级到十米级，本发明采用分米级或米级高分辨率火星遥感影像对尘卷风轨迹进行识
别。

[0060] 此外，火星尘卷风轨迹形成之后，在火星表面和大气地质作用下，比如尘暴降尘、极区附近霜降、沙丘移动和风力侵蚀等作用，逐渐侵蚀退化直至消失。根据前人研究，火星
表面尘卷风轨迹的存在时间随季节和位置发生改变，但大都在100天以内。因此，为了识别
着陆区出一段时间内新生成的尘卷风轨迹对象，本发明选择同一位置，不同拍照时间(小于
等于100个火星日)的同一火星探测器拍摄的米级遥感影像像对，假设其空间分辨率为r米
每像元。假设第一张影像名称为I1，其获取时对应的火星时间为T1(MY1,Ls1)，其中MY1为I1
影像对应的火星年，Ls1为I1影像对应的太阳经度；第二张影像名称为I2，其获取时对应的
火星时间为T2(MY2,Ls2)，其中MY2为I2影像对应的火星年，Ls2为I2影像对应的太阳经度，
并且T2对应的火星时间要晚于(大于)T1对应的火星时间。这样，I1和I2两张影像共同构成
了火星同一地区、不同时间获取的影像对P(I1,I2)，且该像对获取时间差要小于100个火星
日，即T2‑T1<＝100sol，其中sol为火星日。

[0061] 具体实施例子中，关于步骤2，火星着陆区新生成尘卷风轨迹识别；

[0062] 尘卷风将火星表面的灰尘抬升后吹入大气中，暴露出火星灰尘下覆的黑色基底，能够与周围环境形成明显的反照率对比，在颜色上呈现暗色条纹状轨迹。在形态上，尘卷风
形成的轨迹主要有两种不同的形式，一种是黑色连续的线条，如果当地主导风较强的话，会
出现长且直的暗色轨迹；如果当地主导风向随时间改变或风力较弱，则形成暗色的不连续
摆线状条纹。除尘卷风轨迹外，火星表面的暗色条纹也可能来自于火星的风成条纹，比如火
星大气风吹动表面石块移动，或者风积物被吹蚀后裸露出来的岩石表面。尘卷风轨迹和风
成条纹二者可能同时出现在同一片区域中，因此，需要将两者区分开来。

[0063] 具体的，区分的原则是：

[0064] (1)尘卷风轨迹可交错存在，相互之间多有交叉，而风成条纹在同一区域基本上是平行的；

[0065] (2)尘卷风轨迹基本以单一特征出现，而风成条纹会成片出现。因此，通过目视解译，能够把火星着陆区影像对P(I1,I2)中的黑色轨迹识别出来，并将风成成因的轨迹剔除
掉。

[0066] 假设影像I1中识别出来的尘卷风轨迹集合为D1；影像I2中识别出来的尘卷风轨迹集合为D2。

[0067] 为了挑选出着陆区影像对P(I1,I2)中新生成的尘卷风轨迹，需要目视对比识别的D1和D2集合中的尘卷风轨迹。假设其中一条尘卷风轨迹Ja既在集合D1中出现，也在D2集合
中出现，那么Ja不是新生成的尘卷风轨迹，而是T1时刻影像I1中的尘卷风轨迹一直保留到
T2时刻的影像I2；假设其中一条尘卷风轨迹Jb在集合D1中出现，在D2集合中没有出现，那么
Jb也不是新生成的尘卷风轨迹，而是T1时刻影像I1中的尘卷风轨迹被侵蚀掉，没有能够在
T2时刻的影像I2中出现；假设其中一条尘卷风轨迹Jc在集合D1中没有出现，而在D2集合中
出现，那么认为Jc是一条在T1和T2时刻之间新生成的尘卷风轨迹，将其保留下来。最终，影
像对P(I1,I2)中识别出并被保留下来新生成的尘卷风轨迹集合为D(J1,J2,…,Jn)，其中共
有n条新生成的尘卷风轨迹对象。

[0068] 在影像I2中测量每一条新生成尘卷风轨迹的长度和宽度。假设其中一条新生成尘卷风轨迹Jd的长度和宽度在影像上各占x和y个像元，x和y为正数，那么其对应的长度Ld和
宽度Wd分别为Ld＝x*r和Wd＝y*r，单位为米。计算D集合中所有新生成尘卷风轨迹的长度和
宽度，得到影像对P(I1,I2)中新生成尘卷风对象的长度集合L(L1,L2,…,Ln)和宽度集合W
(W1,W2,…,Wn)。

[0069] 具体实施例子中，关于步骤3，着陆区尘卷风产率计算；

[0070] 假设影像对P(I1,I2)观测到火星着陆区重叠范围(研究区，即识别新生成尘卷风2
对象的区域)的面积为S，单位为km ，观测时间间隔为△T，那么该研究区尘卷风产率R的计
算公式为：

[0071] R＝n/S/△T                        (1)

[0072] 其中△T＝T2‑T1，单位为火星日；n为影像对P(I1,I2)中观测到的新生成尘卷风对象的个数；R的单位为个/平方公里/火星日。

[0073] 具体实施例子中，关于步骤4，火星车太阳能帆板清洁周期评价；

[0074] 火星车太阳能帆板清洁周期TC(以火星日为单位)的含义是，不论火星车位于研究区的哪一个位置，在TC个火星日中，总会有一次尘卷风事件发生在该位置，能够引发火星车
太阳能帆板的清洁事件，使得帆板上的灰尘被一定量的清除，火星车的电力输出能够得到
有效提高。因此，本发明首先计算影像对P(I1,I2)对应的研究区中，每个火星日新生成的尘
卷风对象轨迹的覆盖面积S1，然后计算在每个火星日新生成尘卷风轨迹面积S1的基础上，
覆盖整个研究区面积范围需要的火星日天数，即火星车太阳能帆板清洁周期TC。

[0075] 其中，对影像对P(I1,I2)中新生成尘卷风轨迹对象集合D中的每一个尘卷风轨迹面积进行计算并求和，计算公式为：

[0076] C＝∑(Li*Wi)i＝1,2,…,n                   (2)

[0077] 那么，研究区中每个火星日新生成的尘卷风对象轨迹的覆盖面积C1的计算公式为：

[0078] C1＝C/△T                         (3)

[0079] 因此，研究区在T1和T2时间段内的火星车太阳能帆板清洁周期TC的计算公式为：

[0080] TC＝C/C1                          (4)

[0081] 其中TC取整数。

[0082] 另外，由于寿命短暂、尘暴擦除和没有留下轨迹等原因，遥感影像中观测到的尘卷风数目要远小于同一位置火星车就位观测的尘卷风数量，因此需要对TC进行修正。假设修
正系数为m，前人比较了基于就位的勇气号和HiRISE影像对古瑟夫撞击坑活跃尘卷风的观
测。他们认为，只有一小部分(从1/500到1/110的)尘卷风产生的轨迹可以从轨道数据中看
到。在本发明中，除了高分辨率的HiRISE图像外，我们还使用了相对低分辨率的CTX图像来
识别尘卷风轨迹。因此，我们使用修正系数m＝500来修正我们的太阳能帆板清洁重复间隔
结果。最终，修正的研究区火星车太阳能帆板清洁周期TCm＝TC/m，TCm取整数。

[0083] 本公开技术方案是对现有火星探测任务中着陆器着陆和巡视器巡视预研方法的补充，并能够直接服务于“天问一号”火星探测任务和后续任务。根据尘卷风轨迹和风成条
纹在形态和分布上的差异，能够将火星着陆区表面的尘卷风轨迹准确识别并矢量化；解决
了前人仅通过单张影像观测来统计分析尘卷风轨迹的数量和分布，而难以识别新生成尘卷
风对象并计算其产率的问题；解决了由于仅通过遥感影像获取的尘卷风产率与实际就位观
测结果不符的问题，并提高了火星车太阳能帆板清洁周期的计算精度和准确度；结合着陆
区不同位置的清洁周期对火星着陆区进行评价，为火星成功着陆后续的火星车巡视任务选
择最优清洁周期的着陆和巡视区域。

[0084] 为了更好的说明上述技术方案，下面给出更为具体的例子：

[0085] 获取“天问一号”着陆区和火星高分辨率遥感影像：

[0086] “天问一号”是我国首个火星探测器，实现对火星的绕和落的观测。“天问一号”于2020年7月发射，2021年2月成功进入火星轨道，并预计于5月着陆于火星表面的乌托邦平原
的南部。本发明实例研究区为“天问一号”着陆区，即火星乌托邦平原的西南部，经纬度范围
约为(20°‑31°N,127°‑134.5°E)，如图1所示。

[0087] 火星勘测轨道飞行器(MRO)携带的背景照相机(CTX)获得的影像分辨率为5米每像元，高分辨率成像科学实验照相机(HiRISE)获得的影像分辨率为约为1米每像元。因此，本
发明选择覆盖火星预选着陆区表面的高分遥感CTX和HiRISE的影像对来识别研究区尘卷风
对象并计算其产率和清洁周期。在研究区中共有11个符合要求的像对，标号为1‑11，位置如
图2所示。每个像对两张影像获取的时间间隔小于100火星日，并且空间覆盖区域位于研究
区内。11个像对的详细信息列在表1中。

[0088] 表1

[0089]

[0090]

[0091] 对火星着陆任务安全性分析：

[0092] 首先，对研究区11个像对中的新生成尘卷风轨迹进行识别。如图3所示，(a)和(b)为像对10中的第一张和第二张影像的同一区域，其中白色箭头所指是已经存在的尘卷风轨
迹，而黑色箭头指向的是一条新生成的尘卷风轨迹。本发明实例在研究区11个像对中共识
别出237条新生成的尘卷风轨迹。

[0093] 然后，根据公式(1)计算11个像对中的尘卷风产率，结果如表1所示。可以看出，研究区尘卷风的产率介于0.0001‑0.1275个/平方公里/火星日。

[0094] 最后，基于公式(2)‑(4)和修正系数，计算11个像对对应位置的火星车太阳能帆板清洁周期，结果如表1所示。

[0095] 基于研究区不同位置的尘卷风产率和太阳能帆板清洁周期，本发明实例希望为“天问一号”火星车选择一个清洁周期较短、工作环境安全的优先着陆点。一般来说了，太阳
能帆板清洁周期越短，清理效率越高，越有利于火星车电池电量保持和探测任务的顺利执
行。但是，高频高强度尘卷风也会对火星车上搭载的精密科学仪器的正常工作产生影响。因
此，也不建议在尘卷风太频繁的地区进行火星车巡视任务。“天问一号”探测器在火星表面
成功着陆后将释放火星车，预计火星车将在火星表面工作至少92个火星日，并将在着陆点
附近区域开展多想原位科学调查研究。因此，本实例选择在火星车设计寿命内至少能够发
生两次以上清洁周期的位置，但该位置的尘卷风也不能过于频发，清洁周期不短于10个火
星日。根据此原则，本实例选定像对2和7的位置作为“天问一号”优先着陆点。

[0096] 实施例二

[0097] 本实施例的目的是提供一种计算装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。

[0098] 实施例三

[0099] 本实施例的目的是提供一种计算机可读存储介质。

[0100] 一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时执行上述方法的步骤。

[0101] 实施例四

[0102] 本实施例的目的是提供基于火星尘卷风产率的火星着陆点确定系统，包括：

[0103] 影像对获取模块，用于获取同一地区不同时间的高分辨率火星遥感时序影像对；

[0104] 尘卷风产率获取模块，用于对获取的火星遥感时序影像对进行识别得到火星着陆区新生成尘卷风轨迹；

[0105] 尘卷风产率计算模块，用于基于上述轨迹获得火星着陆区重叠范围的面积、观测时间间隔及影像对中观测到的新生成尘卷风对象的个数计算尘卷风产率；

[0106] 清洁周期计算模块，用于计算着陆区影像对中，每个火星日新生成的尘卷风对象轨迹的覆盖面积，然后计算在每个火星日新生成尘卷风轨迹面积的基础上，覆盖整个着陆
区面积范围需要的火星日天数，即火星车太阳能帆板清洁周期；

[0107] 火星着陆点确定模块，用于基于尘卷风产率及火星车太阳能帆板清洁周期确定火星着陆点。

[0108] 以上实施例二、三和四的装置中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。术语“计算机可读存储介质”应该理解为包括一个或
多个指令集的单个介质或多个介质；还应当被理解为包括任何介质，所述任何介质能够存
储、编码或承载用于由处理器执行的指令集并使处理器执行本公开中的任一方法。

[0109] 本领域技术人员应该明白，上述本公开的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储
在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们
中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本公开不限制于任何特定的硬件和
软件的结合。

[0110] 以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

[0111] 上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不
需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。