[發(fā)明專利]基于運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)的衛(wèi)星相對姿態(tài)測量方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210065453.3
• 申請日: 2012-03-13
• 公開（公告）號: CN102607534A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 敬忠良;潘漢;金博;肖剛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空間目標姿態(tài)測量方法，具體是一種基于運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)的衛(wèi)星相對姿態(tài)測量方法。

背景技術(shù)

空間平臺具備以開普勒運動為典型特征的相對固定的運動軌跡特點，在天基背景下，利用同平臺的單目相機進行空間衛(wèi)星平臺的連續(xù)觀測具有觀測范圍、觀測角度、觀測距離和平臺軌道的限制。空間平臺的超近距相對姿態(tài)測量方法可以為衛(wèi)星在進行普查太空垃圾、廢舊衛(wèi)星回收、衛(wèi)星捕獲等在軌維護任務(wù)過程中提供已方相對于受觀測目標的相對姿態(tài)信息，以及在軌衛(wèi)星維護過程的星體間的實時相對姿態(tài)，并進行綜合顯示。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，在軌空間衛(wèi)星平臺中采用的相對測量均基于合作目標，即被測量衛(wèi)星或是空間目標上具有已確定的固定位置和特定形狀的標識物，或者是標志燈，或者特殊類型的反射器，這種空間操作的相對姿態(tài)測量方案多用于合作目標、GPS、相機和雷達組成而成。如美國NASA在2005年發(fā)射驗證了DART(Demonstration?of?Autonomous?Rendezvous?Technology)、軌道快車、歐空局的ATV(Transfer?Autonomous?Vehicle)、日本工程試驗衛(wèi)星(ETS-7)等。這種基于合作目標相對姿態(tài)測量系統(tǒng)存在需要已知或是預(yù)先固定的標識物，并安裝于被測量衛(wèi)星上，以及需要復(fù)雜的雙相機的立體成像系統(tǒng)等不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種基于運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)的衛(wèi)星相對姿態(tài)測量方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種基于運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)的衛(wèi)星相對姿態(tài)測量方法，包括以下步驟：

步驟1，分別對輸入的序列圖像進行SIFT特征點提取；

步驟2，根據(jù)得到的SIFT特征點進行匹配；

步驟3，根據(jù)匹配特征點進行運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)；

步驟4，根據(jù)運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)參數(shù)進行平差光束法優(yōu)化；

步驟5，根據(jù)匹配的特征點和經(jīng)過優(yōu)化的運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)參數(shù)進行三維重建；

步驟6，根據(jù)有效的三維特征點和運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)參數(shù)進行空間環(huán)境綜合顯示。

所述步驟2通過比較最鄰近距離和次鄰近距離消除錯配，其計算過程為：

UminUl<R,0<R≤1,]]>

其中，U_min為最鄰近距離，U_l為次鄰近距離。

所述步驟3運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)采用自標定技術(shù)，通過單個攝像機拍攝的圖像序列恢復(fù)出攝像機運動參數(shù)和所觀測目標的三維場景結(jié)構(gòu)，其計算過程為：

(1)基于本質(zhì)矩陣求解位移矢量：

E^Tt＝0；

(2)基于本質(zhì)矩陣和位移矢量求解旋轉(zhuǎn)矩陣：