[發(fā)明專利]衛(wèi)星姿態(tài)確定方法、裝置和終端設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910044417.0
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109919998B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翟優(yōu);韓東;郭希維;何鵬;謝建華;趙慎;許葆華;劉德亮;王紅云;周海俊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 石家莊國為知識產(chǎn)權(quán)事務所 13120
• 代理人: 秦敏華

1.一種衛(wèi)星姿態(tài)確定方法，其特征在于，包括：

獲取星載相機采集的第一時刻的星空背景圖像和第二時刻的星空背景圖像；

將所述第一時刻的星空背景圖像和所述第二時刻的星空背景圖像進行圖像匹配，根據(jù)匹配結(jié)果確定第一時刻與第二時刻之間的時間段的衛(wèi)星姿態(tài)變化值；

獲取導航系統(tǒng)得到的第一時刻的衛(wèi)星初始姿態(tài)一和第二時刻的衛(wèi)星初始姿態(tài)二，根據(jù)所述衛(wèi)星初始姿態(tài)一、所述衛(wèi)星初始姿態(tài)二和所述衛(wèi)星姿態(tài)變化值確定第二時刻的衛(wèi)星姿態(tài)；

其中，所述根據(jù)匹配結(jié)果確定第一時刻與第二時刻之間的時間段的衛(wèi)星姿態(tài)變化值，包括：

通過

K^-1P₁＝RK^-1P₀

得到第一時刻與第二時刻之間的時間段的衛(wèi)星姿態(tài)變化矩陣R；其中，K為根據(jù)所述星載相機的內(nèi)參數(shù)得到的內(nèi)參數(shù)矩陣，P₀為所述匹配結(jié)果中已匹配的星點在第一時刻的星空背景圖像中的集合，P₁為所述匹配結(jié)果中已匹配的星點在第二時刻的星空背景圖像中的集合；

令K^-1P₁＝B，K^-1P₀＝A，得到衛(wèi)星姿態(tài)變化矩陣R的約束方程：

R*A＝B；

對衛(wèi)星姿態(tài)變化矩陣R施加正交約束，構(gòu)造正則化最小二乘方程：

||R*A-B||₂+λ||R*R^T-I||₂＝0

其中，λ為正則化參數(shù)，I為單位矩陣；

對所述正則化最小二乘方程中衛(wèi)星姿態(tài)變化矩陣R求導，并通過

得到衛(wèi)星姿態(tài)變化矩陣R的正則化最小二乘解。

2.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星姿態(tài)確定方法，其特征在于，所述將所述第一時刻的星空背景圖像和所述第二時刻的星空背景圖像進行圖像匹配，包括：

檢測所述第一時刻的星空背景圖像中的星點，以及所述第二時刻的星空背景圖像中的星點；

根據(jù)所述第一時刻的星空背景圖像中的星點和所述第二時刻的星空背景圖像中的星點確定對應星空背景圖像的SURF描述符；

根據(jù)所述SURF描述符進行圖像匹配得到匹配結(jié)果。

3.如權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星姿態(tài)確定方法，其特征在于，所述根據(jù)所述SURF描述符進行圖像匹配得到匹配結(jié)果，包括：

根據(jù)兩幅所述星空背景圖像對應的所述SURF描述符進行初始匹配得到初始匹配星點集合，所述初始匹配星點集合包括多個已匹配到的星點；

計算所述初始匹配星點集合的單應矩陣，并根據(jù)所述單應矩陣對所述第一時刻的星空背景圖像進行轉(zhuǎn)換得到星點變換圖像；

確定已匹配到的星點在所述星點變換圖像中的變換坐標，以及已匹配到的星點在所述第二時刻的星空背景圖像中的實際坐標；

計算所述變換坐標和所述實際坐標的星點距離，將所述星點距離滿足預設(shè)距離的多個已匹配到的星點確定為所述匹配結(jié)果。

4.如權(quán)利要求3所述的衛(wèi)星姿態(tài)確定方法，其特征在于，所述方法還包括：

根據(jù)所述第一時刻的星空背景圖像中的星點和所述第二時刻的星空背景圖像中的星點確定對應星空背景圖像的星點主方向；

所述根據(jù)兩幅所述星空背景圖像對應的所述SURF描述符進行初始匹配得到初始匹配星點集合，包括：

根據(jù)兩幅所述星空背景圖像對應的所述SURF描述符進行初始匹配得到初始匹配集；

采用最鄰近匹配策略濾除所述初始匹配集中的初始誤匹配星點；

根據(jù)對應星空背景圖像的所述星點主方向得到兩幅所述星空背景圖像之間的主方向差直方圖，根據(jù)所述主方向差直方圖對所述初始匹配集中的誤匹配星點進行二次濾除，得到所述初始匹配星點集合。

5.如權(quán)利要求1至4任一項所述的衛(wèi)星姿態(tài)確定方法，其特征在于，所述根據(jù)匹配結(jié)果確定第一時刻與第二時刻之間的時間段的衛(wèi)星姿態(tài)變化值，包括：

計算匹配結(jié)果的無窮遠單應矩陣；

根據(jù)所述星載相機的采集參數(shù)和所述無窮遠單應矩陣確定第一時刻與第二時刻之間的時間段的衛(wèi)星姿態(tài)變化值。