[發明專利]一種多航天器協同識別目標姿態參數的方法

有效

• 申請號: 202010158459.X
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111377065B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 孫沖;趙迪;袁源;張震
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

1.一種多航天器協同識別目標姿態參數的方法，其特征在于，包括以下步驟：

采用多個航天器協同構成編隊，多個航天器的相機同時觀測目標運動，并對目標進行三維重構，基于兩個相鄰時間幀之間的特征點和點云信息，解算出空間目標的姿態參數，最后采用視覺信息融合濾波技術提取目標姿態參數和翻滾角速度的運動參數；

所述多個航天器協同構成編隊的步驟具體包括：

針對空間非合作目標，劃定可能的活動空間；采用多顆航天器組成編隊對目標進行伴飛和協同觀測；

在不依賴姿軌調整的前提下，解算各航天器姿軌運動狀態，以及相應的可觀測視場變化；

檢索并判定各觀測航天器的觀測視場同目標可能活動空間的交集，當交集區域達到觀測閾值時，則激活相應的航天器，對目標實施觀測；

整合時序變化的觀測相機序列和獲取的目標圖像信息，構建關于目標的圖像序列數據；

針對協同觀測獲取的關于目標的圖像序列數據，整個協同觀測流程分為兩個部分：

第一部分：各時間幀上基于多視點圖像的目標三維重建；

第二部分：基于時間幀間三維重建的數據的姿態變量提取；

各時間幀上基于多視點圖像的目標三維重建具體步驟為：

S1：對同一時間幀的圖像組，檢測每個圖像中的特征點，并對其進行匹配；

S2：基于匹配的特征點，結合各視圖已知的相對姿態信息，恢復特征點的深度信息和三維坐標信息；

S3：對前后兩個時間幀的圖像對組合，基于已檢測到的特征點進行匹配；

S4：基于前后兩個時間幀的圖像對，可匹配的特征點對應的空間坐標變化結算目標的姿態變化矩陣；

基于時間幀間三維重建的數據的姿態變量提取的步驟為：

首先，對前后兩個時間幀的圖像集合，基于已知檢測到的相應特征點；對兩個時間幀的圖像進行特征匹配；依次選擇各個相機作為主相機，使用近似最近鄰算法進行主匹配；

對于匹配成功的特征點對，其相應的空間點構成了在前后兩個時間幀變化的空間點云，整合各個相機作為主相機獲得的空間點云變化序列，并更新各相機的權重；

隨后，引入鄰近判定條件，并依據空間點的置信度去除置信度相對較低的空間點。

2.根據權利要求1所述的一種多航天器協同識別目標姿態參數的方法，其特征在于，采用三個航天器協同構成編隊，三個航天器的相機同時觀測目標運動。

3.根據權利要求1所述的一種多航天器協同識別目標姿態參數的方法，其特征在于，選擇SURF特征算子對圖像進行特征點提取；除了特征點位置外，SURF檢測器為每個特征點給予了一個64維的局部特征描述符，以用于圖像間的特征匹配；在圖像間的特征匹配過程中，使用近似最近鄰算法進行主匹配；

基于匹配完畢的特征點對集合，結合已知的各視點相機的位置和姿態信息，利用三角測量方法，對目標相應的三維點云坐標信息實施重建。