一种基于序列图像的空间非合作目标参数辨识方法技术

一种空间非合作目标参数辨识方法，通过探测器上单个光学相机获取目标光学序列图像：首先，根据相机成像模型

【技术实现步骤摘要】
一种基于序列图像的空间非合作目标参数辨识方法


[0001]本专利技术涉及导航运动估计
，特别涉及一种基于序列图像的空间非合作目标参数辨识方法
。

技术介绍

[0002]近年来，伴随着空间技术的快速发展，面向各种任务要求的航天器相继被送上太空，在轨服务已逐渐成为延长航天器使用寿命
、
完成航天器设备升级以及清理太空垃圾的重要手段，也是今后进行空间探索亟待解决的重要课题
。
[0003]对于目标航天器的在轨操作亟需解决诸多关键技术，其中，首先需要面临的一大问题即是如失效卫星
、
敌方卫星
、
空间碎片和小行星等为代表的空间非合作目标的相对导航问题，与合作目标相比，空间非合作目标具有典型的特征，如无先验知识
、
无合作标识和无通信等等，在抓捕之前，我们必须获取空间非合作目标的必要信息
。
如何通过非接触的方式获取目标的姿态
、
角速度和惯性参数是空间抓捕最重要技术之一
。

技术实现思路
/>[0004]为克本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于序列图像的空间非合作目标参数辨识方法，包括以下步骤：
S1
，建立采用单目相机的空间非合作目标观测数学模型；
S2
，在步骤
S1
基础上，根据单目序列图像，基于图像配准解算目标空间运动状态；
S3
，在步骤
S2
基础上，结合目标动力学特性，获取目标角动量方向；
S4
，在步骤
S2、S3
基础上，进一步通过目标运动状态与惯量比，获得空间非合作目标主惯量比
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤
S1
具体包括：
S11
，对于空间非合作目标，设坐标系
O
w
‑
X
w
Y
w
Z
w
为与目标固定连接的坐标系，记作目标本体固连坐标系，
t1、t2
时刻空间非合作目标
P
在目标本体固连坐标系的坐标都为
(X
w Y
w Z
w
)
，在目标下观察，设定坐标系
O
c
‑
X
c
Y
c
Z
c
为与相机固定连接的坐标系，记为相机固连坐标系，
t1、t2
时刻空间非合作目标
P
在
O
c
‑
X
c
Y
c
Z
c
坐标系下的坐标为：
(X
c1 Y
c1 Z
c1
)、(X
c2 Y
c2 Z
c2
)
；
t1、t2
时刻坐标系
O
c
‑
X
c
Y
c
Z
c
相对坐标系
O
w
‑
X
w
Y
w
Z
w
的转动姿态矩阵为
R1、R2，平移矢量为
T1、T2，
O
c
‑
X
c
Y
c
Z
c
坐标系在
t1
到
t2
时刻内的转动姿态矩阵为
R
Δ1，平移矢量为
T
Δ1，那么：，那么：，那么：
S12
，将式
(1)、(2)
带入
(3)
，得：进一步，由式
(4)
得到：
S13
，设空间相对导航目标在
t1、t2
时刻所拍摄图像内像素位置为
(u
1 v1)、(u
2 v2)
，图像像素原点位置为
(u
0 v0)
；设相机内参数矩阵为建立含内参数矩阵的
t1、t2
时刻相机成像数学模型，如下：
将式
(6)、(7)
带入式
(3)
，并与式
(5)
共同组成单目相机的空间非合作目标观测数学模型，如下：其中，
a1＝
u1‑
u0，
b1＝
v1‑
v0，
a2＝
u2‑
u0，
b2＝
v2‑
v0，
R
Δ1为其中
f
为相机焦距，
dx、dy
分别为成像平面单个像元横向与竖向的尺寸
、t
x
、t
y
、t
z
为
T
Δ1的三个分量，
r1～
r9为
R
Δ1的九个分量
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤
S2
具体包括：
S21
，通过单目相机对目标观测拍摄构建序列图像，对两幅相邻的序列图像进行图像特征提取与匹配，可配准得到
R
Δ1和
T
Δ1；假定初始时刻坐标系
O
c
‑
X
c
Y
c
Z
c
与目标本体固连坐标系
O
w
‑
X
w
Y
w
Z
w
平行，即为单位阵，则根据式
(8)
可以得到
O
c

【专利技术属性】
技术研发人员：王大轶，邓润然，葛东明，林海淼，朱卫红，鄂薇，邹元杰，史纪鑫，
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：