[發明專利]基于雙目立體視覺的衛星太陽帆板撓性運動參數測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201710546099.9
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107179069B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 李莉;夏紅偉;王常虹;張年;馬廣程;考永貴
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02;G01C11/04;H02S50/10
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 范光曄

本發明提供了一種基于雙目立體視覺的衛星太陽帆板撓性運動參數測量裝置及方法，在所述的裝置中，運動模擬模塊用于通過設置在撓性帆板上的預定數量的標志點模擬衛星太陽帆板的撓性運動狀態，參數采集模塊用于通過兩個圖像采集單元采集撓性帆板上的標志點的撓性運動狀態參數，參數計算模塊用于根據標志點的撓性運動狀態參數計算獲得所述衛星太陽帆板的撓性運動參數。本發明不會對衛星太陽帆板的運動產生干擾，還能夠對衛星工作的電磁環境具有抗干擾能力，具有安裝及計算過程簡潔、計算速度較快的特點，還可用于計算太陽能帆板撓性運動參數，不僅計算精度較高，而且能夠保證各個標志點的參數一致性。

技術領域

本發明涉及一種基于雙目立體視覺的衛星太陽帆板撓性運動參數測量裝置及方法，屬于航天器參數測量技術領域。

背景技術

現有的衛星太陽能帆板撓性運動參數測量裝置主要采用壓電傳感器、加速度傳感器、光柵和機器視覺四種方法進行測量。

例如，壓電傳感器測量裝置是將壓電傳感器貼于衛星帆板兩側，當傳感器中的電介質隨帆板形變而受到壓力時，會產生對應的電信號，根據電信號的大小來估計帆板撓性運動參數。由于采用多壓電片測量帆板形變，對粘貼的精度要高，并且要求每片壓電陶瓷片的參數一致，對壓電片和粘貼提出了精度和一致性的要求，安裝和應用不方便，尤其是對于大型柔性結構，使壓電片布滿整個結構并不容易實現。

又如，加速度傳感器測量裝置采用帆板采集節點處理器來監測帆板振動的方法。該處理器由加速度傳感器、通道開關、A/D變換電路組成，其監測數據精度由A/D轉換電路變換電路的位數決定。由于加速度傳感器自身缺陷有易受電磁干擾和溫度噪聲影響，測量探頭結構復雜、體積大以及布置空間易受限制。

再如，光柵測量裝置中的纖芯內含有永久性空間相位光柵，當光柵受到拉伸、擠壓及熱變形時，檢測光柵反射信號的變化。但光纖光柵作為振動傳感器具有中心反射波長隨溫度發生漂移的問題，需要嚴格的溫度補償，以及精密的長度控制。同時，太陽帆板固有的冷脹熱縮特性鉗制了光纖光柵性能的提高。

最后，機器視覺測量裝置采用攝像機或相機采集太陽帆板圖像，提取圖像特征，根據視覺成像幾何關系計算太陽帆板上某物點的空間位置。但在已有的計算機視覺太陽帆板振動方法中，單目視覺對光標安裝位置和形狀有具體要求，超出其限制則無法求得振動信息；雙目視覺方法需要根據內、外參數標定，以確定兩臺攝像機之間的相對坐標關系，在此基礎上實時解算標志點三維坐標，計算模型復雜，精度要求高。

發明內容

本發明提出了一種基于雙目立體視覺的衛星太陽帆板撓性運動參數測量裝置及方法，以解決現有的衛星太陽帆板撓性運動參數測量存在的計算精度較低、計算速度較慢、參數的一致性較差以及計算裝置和測量裝置的結構較復雜的問題，為此本發明采用如下的技術方案：

基于雙目立體視覺的衛星太陽帆板撓性運動參數測量裝置，包括：運動模擬模塊、參數采集模塊和參數計算模塊；

所述運動模擬模塊用于通過設置在撓性帆板上的預定數量的標志點模擬衛星太陽帆板的撓性運動狀態；

所述參數采集模塊用于通過兩個圖像采集單元采集所述撓性帆板上的標志點的撓性運動狀態參數；

所述參數計算模塊用于根據所述標志點的撓性運動狀態參數計算獲得所述衛星太陽帆板的撓性運動參數。

基于雙目立體視覺的衛星太陽帆板撓性運動參數測量方法，包括：

將兩個圖像采集單元的成像面位于同一平面上，以一個圖像采集單元的坐標系為世界坐標系；

確定兩個所述圖像采集單元之間的基線距離以及通過對所述圖像采集單元進行標定以獲得畸變參數；

通過兩個所述圖像采集單元實時采集預定數量的標志點的圖像，并將兩幅所述圖像輸出；

根據所述畸變參數對兩幅所述圖像進行畸變校正；