[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(xué)
• 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(wù)所 13120
• 代理人: 秦敏華

本發(fā)明適用于空間技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種衛(wèi)星姿態(tài)確定方法、裝置和終端設(shè)備。所述方法包括：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(dǎo)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)。本發(fā)明可確定衛(wèi)星姿態(tài)的精確值，誤差小，精度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空間技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種衛(wèi)星姿態(tài)確定方法、裝置和終端設(shè)備。

背景技術(shù)

近年來隨著空間技術(shù)的發(fā)展，微型衛(wèi)星(質(zhì)量在100kg量級)、納型衛(wèi)星(質(zhì)量在10kg量級)、皮型衛(wèi)星或立方體衛(wèi)星(質(zhì)量在1kg量級)、飛型衛(wèi)星(質(zhì)量在100g量級)等微小衛(wèi)星也快速發(fā)展，逐漸在各個行業(yè)展開應(yīng)用，承擔(dān)起大型衛(wèi)星的任務(wù)，例如微小衛(wèi)星通信星座、遙感星座、編隊衛(wèi)星等，其巨大的應(yīng)用價值和潛力被航天業(yè)極為重視。微小衛(wèi)星應(yīng)用和發(fā)展的前提是高精度的姿態(tài)測量和控制，比如典型微小衛(wèi)星ZDPS-2，姿態(tài)控制精度為5°，常規(guī)衛(wèi)星除了采用慣性導(dǎo)航和GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))導(dǎo)航等導(dǎo)航系統(tǒng)外，普遍采用星敏感器提高姿態(tài)測量精度，但是其質(zhì)量、體積、功耗和成本使其在微小衛(wèi)星領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。

隨著芯片技術(shù)、電子設(shè)備、計算機和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，星載計算機的計算能力得到較大突破，所以利用小型化的星載相機獲取的圖像信息進行衛(wèi)星姿態(tài)的確定可減少衛(wèi)星所攜帶載荷的數(shù)量，可有效降低衛(wèi)星成本，提高衛(wèi)星的生存能力。但目前基于圖像檢測衛(wèi)星姿態(tài)的方法確定的衛(wèi)星姿態(tài)精度低，無法滿足預(yù)估衛(wèi)星姿態(tài)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種衛(wèi)星姿態(tài)確定方法、裝置和終端設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中檢測衛(wèi)星姿態(tài)的精度低的問題。

本發(fā)明實施例的第一方面提供了一種衛(wèi)星姿態(tài)確定方法，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(dǎo)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)。

可選的，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(yīng)星空背景圖像的SURF(Speeded Up Robust Features，加速魯棒特征)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。

可選的，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(yīng)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(yīng)矩陣，并根據(jù)所述單應(yīng)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(biāo)，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(biāo)；

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