【技术实现步骤摘要】
基于小天体中心提取的航天器导航方法、系统及装置
本专利技术属于自主导航与制导控制领域，具体涉及了一种基于小天体中心提取的航天器导航方法、系统及装置。
技术介绍
小天体探测属于深空探测领域的重要方向，光学导航凭借自主性强、精度高等优点，在小天体接近段自主导航方面已经有了广泛应用。小天体接近探测任务中，一般采用光学导航相机测量目标小天体形心视线信息的自主导航方案，通过光学导航相机获取小天体的灰度图像、星载图像处理软件完成对小天体形心的检测和跟踪。小天体图像处理是小天体探测中的重要内容，尤其是在依赖于光学自主导航的小天体探测任务中。因此高精度的形心提取方法至关重要，其提取精度直接影响航天器导航时接近目标小天体的准确度，即自主导航系统的估计精度，该导航精度对于着陆或撞击探测影响更大，甚至决定着陆或撞击任务的成功与否。针对不规则小天体目标，由于其边缘不规则，所以无法直接采用最小二乘椭圆拟合的方法实现形心提取。传统的基于小天体中心提取的航天器导航一般采取通过梯度计算等手段获取目标图像轮廓，然后根据求取的轮廓图像，利用圆或者椭圆将该轮廓完...
【技术保护点】
1.一种基于小天体中心提取的航天器导航方法，其特征在于，该方法包括：/n步骤S10，获取小天体光学图像，并通过预先设定的梯度幅度阈值进行边缘点提取，获得边缘图像；步骤S20，对所述边缘图像进行去噪滤波，获得无噪声干扰点的图像；步骤S30，从多个方向对所述无噪声干扰点的图像依次逐行进行扫描，提取每一行中白色像素点的两个端点，最后将多向扫描的结果求并集，获得小天体轮廓点集合；步骤S40，基于所述小天体轮廓点集合，结合小天体的先验信息和光照方向，确定小天体拟合形状，计算所述拟合形状的参数并迭代修正直至收敛，获得小天体中心点位置；步骤S50，基于所述小天体中心点位置进行航天器导航。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于小天体中心提取的航天器导航方法，其特征在于，该方法包括：
步骤S10，获取小天体光学图像，并通过预先设定的梯度幅度阈值进行边缘点提取，获得边缘图像；步骤S20，对所述边缘图像进行去噪滤波，获得无噪声干扰点的图像；步骤S30，从多个方向对所述无噪声干扰点的图像依次逐行进行扫描，提取每一行中白色像素点的两个端点，最后将多向扫描的结果求并集，获得小天体轮廓点集合；步骤S40，基于所述小天体轮廓点集合，结合小天体的先验信息和光照方向，确定小天体拟合形状，计算所述拟合形状的参数并迭代修正直至收敛，获得小天体中心点位置；步骤S50，基于所述小天体中心点位置进行航天器导航。
2.根据权利要求1所述的基于小天体中心提取的航天器导航方法，其特征在于，步骤S20中“对所述边缘图像进行去噪滤波”，其方法为：通过中值滤波、高斯滤波、均值滤波、维纳滤波和傅里叶滤波中的一种或多种方法对所述边缘图像进行去噪滤波。
3.根据权利要求1所述的基于小天体中心提取的航天器导航方法，其特征在于，步骤S40包括：步骤S41，根据小天体的前期先验信息和光照方向，确定拟合形状为圆或者椭圆，并初步选定拟合圆的圆心和半径或拟合椭圆的中心和半长轴、半短轴；步骤S42，计算步骤S30得到的轮廓点集合中的所有元素到拟合图形中心的距离，并与拟合图形上对应的边缘点到拟合图形中心的距离做差，得到所有轮廓点距离误差组成的集合；步骤S43，将轮廓点距离误差组成的集合中所有元素在选定圆中心和半径或椭圆中心和半长轴、半短轴处进行线性化处理，得到所有轮廓点距离线性化误差组成的集合；步骤S44，对轮廓点距离线性化误差组成的集合中所有元素分别取平方，然后累加，得到总的轮廓线性化误差平方累加和；步骤S45，根据总的轮廓线性化误差平方累加和取极值的一阶必要条件，得到方程组，通过求解该方程组得到圆中心和半径的修正值或椭圆中心和半长轴、半短轴的修正值，进而得到修正后的圆的中心和半径或修正后的椭圆的中心和半长轴、半短轴；步骤S46，判断所述修正后的圆的中心和半径或椭圆的中心和半长轴、半短轴是否收敛，若不收敛则以修正后的圆的中心和半径或椭圆的中心和半长轴、半短轴作为当前拟合圆的圆心和半径或拟合椭圆的中心和半长轴、半短轴；步骤S47，跳转步骤S42迭代进行拟合圆的圆心和半径或拟合椭圆的中心和半长轴、半短轴的修正直至收敛，获得小天体中心点位置。
4.根据权利要求3所述的基于小天体中心提取的航天器导航方法，其特征在于，步骤
S46中“判断所述修正后的圆的中心和半径或椭圆的中心和半长轴、半短轴是否收敛”，其方
法为：其中，为预先设定的阈值，和分...
【专利技术属性】
技术研发人员：王云财，衣样，张松涛，韩柠，杨伟光，刘辉，何纯，董炀，胡晓赛，李敬一，李伟楠，
申请(专利权)人：北京控制与电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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