[發(fā)明專利]一種空間多目標(biāo)位姿測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810238195.1
• 申請(qǐng)日: 2018-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN108519075B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李濤;朱飛虎;吳云;王立;華寶成;劉魯;王曉燕;郭紹剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號(hào): G01C11/02
• 分類號(hào): G01C11/02;G01S17/87;G01S17/89
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

本發(fā)明涉及一種空間多目標(biāo)位姿測(cè)量方法，尤其適用于空間多個(gè)非合作目標(biāo)的偵查、監(jiān)視和測(cè)量，屬于空間探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過單目相機(jī)和激光雷達(dá)聯(lián)合工作方式，自適應(yīng)調(diào)整激光掃描窗口，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)非合作目標(biāo)類型識(shí)別和相對(duì)位置姿態(tài)測(cè)量，滿足空間多個(gè)非合作目標(biāo)偵查、監(jiān)視和測(cè)量需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空間多目標(biāo)位姿測(cè)量方法，所述的空間多目標(biāo)為兩個(gè)以上(包括兩個(gè))；尤其適用于空間多個(gè)非合作目標(biāo)的偵查、監(jiān)視和測(cè)量，屬于空間探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著新時(shí)代空間任務(wù)需求多樣化，空間打擊武器和對(duì)抗方式全面升級(jí)。空間航天器需要對(duì)多個(gè)空間武器目標(biāo)來襲的情況進(jìn)行防御，同時(shí)也有對(duì)多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行偵查、監(jiān)視和意圖判斷的需求，在這些任務(wù)中，都需要對(duì)目標(biāo)的位置姿態(tài)進(jìn)行測(cè)量，尤其是針對(duì)多個(gè)目標(biāo)同時(shí)來襲的情況下，為了有效保證自身安全，需要快速同時(shí)對(duì)多個(gè)目標(biāo)的相對(duì)位姿進(jìn)行測(cè)量，快速?zèng)Q策進(jìn)行響應(yīng)，對(duì)空間多目標(biāo)的位姿測(cè)量的精度和實(shí)時(shí)性也提出了更高的要求。

現(xiàn)有的針對(duì)非合作目標(biāo)的測(cè)量主要采用激光雷達(dá)和立體視覺方法來實(shí)現(xiàn)，而這些方法中都是針對(duì)單個(gè)剛體的非合作目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)多個(gè)目標(biāo)同時(shí)進(jìn)入視場(chǎng)時(shí)，只能測(cè)量其中一個(gè)目標(biāo)。針對(duì)多個(gè)目標(biāo)同時(shí)測(cè)量時(shí)需要合理安排工作時(shí)序和掃描路徑，才能同時(shí)保證高精度、高點(diǎn)云分辨率和實(shí)時(shí)性，現(xiàn)有方法測(cè)量多個(gè)目標(biāo)時(shí)需要逐個(gè)進(jìn)行測(cè)量，難以同時(shí)滿足高精度和實(shí)時(shí)性的要求。針對(duì)多個(gè)目標(biāo)還需要對(duì)目標(biāo)類型進(jìn)行類型識(shí)別然后再對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，現(xiàn)有測(cè)量方法難以對(duì)同時(shí)出現(xiàn)的多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行自適應(yīng)分類測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種空間多目標(biāo)位姿測(cè)量方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種空間多目標(biāo)位姿測(cè)量方法，該方法的步驟包括：

(1)在地面建立空間多目標(biāo)的圖像特征庫和點(diǎn)云數(shù)據(jù)庫；

(2)使用單目相機(jī)對(duì)視場(chǎng)內(nèi)的空間多目標(biāo)進(jìn)行成像，得到空間多目標(biāo)圖像，并對(duì)各個(gè)目標(biāo)所在的區(qū)域進(jìn)行識(shí)別和計(jì)算，得到各個(gè)目標(biāo)所在的窗口；

(3)根據(jù)步驟(2)得到的各個(gè)目標(biāo)所在的窗口，確定激光雷達(dá)掃描窗口和掃描路徑；

(4)根據(jù)步驟(3)確定的掃描路徑，使用激光雷達(dá)獲取每個(gè)窗口內(nèi)的空間目標(biāo)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

(5)將步驟(2)得到的空間多目標(biāo)圖像與步驟(1)建立的空間多目標(biāo)的圖像特征庫進(jìn)行比對(duì)，得到各個(gè)窗口內(nèi)的空間目標(biāo)類型和目標(biāo)粗姿態(tài)；

(6)根據(jù)步驟(5)得到的各個(gè)窗口內(nèi)的空間目標(biāo)類型和目標(biāo)粗姿態(tài)，選取步驟(1)中與該空間目標(biāo)類型對(duì)應(yīng)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并將選取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)與步驟(4)得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，使用ICP算法對(duì)各個(gè)目標(biāo)的位置姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算。

(7)根據(jù)步驟(6)得到的各個(gè)目標(biāo)的位置姿態(tài)，對(duì)各個(gè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向，任務(wù)意圖進(jìn)行判斷，指引自身進(jìn)行快速?zèng)Q策。

所述的步驟(2)中，所述的區(qū)域識(shí)別是指對(duì)各個(gè)目標(biāo)在視場(chǎng)內(nèi)的位置進(jìn)行判斷，所述的計(jì)算是指計(jì)算各個(gè)目標(biāo)在視場(chǎng)內(nèi)的大小進(jìn)行計(jì)算；

各個(gè)目標(biāo)所在的區(qū)域進(jìn)行識(shí)別和計(jì)算后，定義該區(qū)域的外接矩形為目標(biāo)所在的窗口。

所述的步驟(3)中，所述的掃描路徑上包含多個(gè)窗口，每個(gè)窗口內(nèi)包含一個(gè)空間目標(biāo)，不掃描其他區(qū)域。

根據(jù)步驟(5)得到的各個(gè)窗口內(nèi)的空間目標(biāo)類型和目標(biāo)粗姿態(tài)，選取步驟(1)中與該空間目標(biāo)類型對(duì)應(yīng)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并將選取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)與步驟(4)得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，使用ICP算法對(duì)各個(gè)目標(biāo)的位置姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算。

不同窗口內(nèi)的空間目標(biāo)類型一致，不同窗口內(nèi)的空間目標(biāo)類型不同。

有益效果