【技术实现步骤摘要】
一种基于序列图像的柔性星载天线在轨振动测量方法
本专利技术涉及一种基于序列图像的柔性星载天线在轨振动测量方法,属于航天器动力学
技术介绍
随着卫星在地球探测、射电天文、深空通信、能量传输等方面应用的日益广泛,柔性星载天线应该是未来可展开天线发展的一个主要方向。未来星载天线将朝着轻量化、经济型、多功能、敏捷快响的方向发展。因此,星载天线结构出现跨度大、质量轻、刚度低、阻尼弱等动力学特性,属于典型的大型挠性空间结构,给这类航天器带来一系列动力学与控制难题。未来将有越来越多的大型可展开天线在航天器上应用,口径也会越来越大,指标更加严格,卫星姿轨控、热致振动等导致的机械运动必然会引起大型柔性天线的振动,从而造成电性能降低,影响任务完成质量。因此,开展星载SAR天线在轨振动测量与状态监测,实时获取SAR天线展开平面度,在轨振动状态与幅度,是天线面型在轨精调,振动测量与抑制、动力学模型在轨修正、对地成像补偿的重要依据。传统的接触式测量方法需要在被测结构上安装传感器,如加速度传感器、压电陶瓷等,此种方法存在几个缺点:1)由于天线设备结构复杂,传感器布置的位置和空间有限;2)传感器作为附加质量,会改变天线本身的质量分布和结构刚度,从而改变其动力学特性,且降低结构可靠性;3)接触式测量可能会影响天线工作状态,干扰其任务功能。考虑到以上局限性,非接触式的测量方式是未来大型柔性结构在轨测量的一种必然趋势。目前的非接触式测量方法主要采用相机视觉测量或激光雷达测量,所给出的方法存在几个局限性:1)由于天线跨度大,为实现长距离测量,多采用双目或多目测量方法,但深度分辨率随着 ...
【技术保护点】
1.一种基于序列图像的柔性星载天线在轨振动测量方法,其特征在于步骤如下:(1)在柔性星载天线上粘贴目标标志点,目标标志点为圆形,对柔性星载天线按照时序进行图像采集,得到柔性星载天线的序列图像;(2)从柔性星载天线的序列图像中提取目标标志点,得到各个目标标志点的轮廓;(3)将各个目标标志点的轮廓,分别拟合成亚像素精度椭圆,确定各个亚像素精度椭圆的中心像素坐标;(4)建立相机投影模型,表示物点与像点的投影关系,物点为柔性星载天线上粘贴目标标志点,像点为该物点对应的亚像素精度椭圆的中心像素坐标;相机投影模型包括内参和外参;(5)根据各个亚像素精度椭圆的中心像素坐标,标定相机投影模型的外参,完成在轨标定;(6)根据步骤(5)标定外参后的相机投影模型,对柔性星载天线粘贴的目标标志点进行在轨振动测量。
【技术特征摘要】
1.一种基于序列图像的柔性星载天线在轨振动测量方法,其特征在于步骤如下:(1)在柔性星载天线上粘贴目标标志点,目标标志点为圆形,对柔性星载天线按照时序进行图像采集,得到柔性星载天线的序列图像;(2)从柔性星载天线的序列图像中提取目标标志点,得到各个目标标志点的轮廓;(3)将各个目标标志点的轮廓,分别拟合成亚像素精度椭圆,确定各个亚像素精度椭圆的中心像素坐标;(4)建立相机投影模型,表示物点与像点的投影关系,物点为柔性星载天线上粘贴目标标志点,像点为该物点对应的亚像素精度椭圆的中心像素坐标;相机投影模型包括内参和外参;(5)根据各个亚像素精度椭圆的中心像素坐标,标定相机投影模型的外参,完成在轨标定;(6)根据步骤(5)标定外参后的相机投影模型,对柔性星载天线粘贴的目标标志点进行在轨振动测量。2.根据权利要求1所述的一种基于序列图像的柔性星载天线在轨振动测量方法,其特征在于:步骤(1)在柔性星载天线上粘贴目标标志点,目标标志点为圆形,对柔性星载天线按照时序进行图像采集,得到柔性星载天线的序列图像,具体如下:(1.1)根据柔性星载天线的振动模态,在变形明显处粘贴目标标志点;(1.2)选择具有定向反光性能的标志点,形状选择为同样大小的圆形;(1.3)采用可见光光学相机对柔性星载天线,按照一定的帧率进行图像采集,帧率的选择高于所测量的柔性星载天线振动模态的频率值一个数量级,得到柔性星载天线的序列图像。3.根据权利要求1所述的一种基于序列图像的柔性星载天线在轨振动测量方法,其特征在于:步骤(2)从柔性星载天线的序列图像中提取目标标志点,得到各个目标标志点的轮廓,具体如下:(2.1)对柔性星载天线的序列图像,即获取原始图像进行图像二值化处理,得到二值化图像;(2.2)提取二值化图像中各目标标志点的连通域;(2.3)对各目标标志点的连通域进行边缘检测,获得各个目标标志点的轮廓。4.根据权利要求1所述的一种基于序列图像的柔性星载天线在轨振动测量方法,其特征在于:步骤(3)将各个目标标志点的轮廓,分别拟合成亚像素精度椭圆,具体如下:(3.1)建立各目标标志点的图像轮廓的方程,各目标标志点的图像为平面椭圆;(3.2)利用椭圆最小二乘拟合算法,对各个目标标志点的轮廓进行拟合,得到各目标标志点的图像的方程的系数;(3.3)根据各目标标志点的图像的椭圆方程的系数,确定各目标标志点在图像坐标系中的中心坐标(x0,y0)。5.根据权利要求4所述的一种基于序列图像的柔性星载天线在轨振动测量方...
【专利技术属性】
技术研发人员:葛东明,张庆君,朱宇,史纪鑫,肖刚,邹元杰,邓润然,朱卫红,李晓云,
申请(专利权)人:北京空间飞行器总体设计部,
类型:发明
国别省市:北京,11
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