[發(fā)明專利]一種知識驅(qū)動的空間目標(biāo)態(tài)勢感知方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310506495.4
• 申請日: 2023-05-08
• 公開（公告）號: CN116229286B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李彥釗;牛文龍;蘇晟平;彭曉東;張玉珠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心
• 主分類號: G06V20/13
• 分類號: G06V20/13;G06V10/26;G06V10/77;G06V10/80;G06V10/82;G06N5/022;G06N5/025
• 代理公司: 北京方安思達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 楊小蓉;楊青

本發(fā)明公開了一種知識驅(qū)動的空間目標(biāo)態(tài)勢感知方法及系統(tǒng)，所述方法包括：將采集的一組星空場景圖像序列輸入預(yù)先建立和訓(xùn)練好的目標(biāo)檢測模型進行檢測，得到檢測結(jié)果；根據(jù)檢測結(jié)果提取待判斷目標(biāo)對應(yīng)的觀測信息，對已建立的空間目標(biāo)態(tài)勢感知知識庫進行更新和補充；對于待判斷目標(biāo)，結(jié)合空間目標(biāo)態(tài)勢感知知識庫，通過軌跡預(yù)報值對比和光度曲線對比，判斷是否為新目標(biāo)；所述目標(biāo)檢測模型為改進的U?net語義分割網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明有效提升空間探測中對空間目標(biāo)的探測能力，為天基空間態(tài)勢感知系統(tǒng)的建設(shè)提供技術(shù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于目標(biāo)檢測、空間態(tài)勢感知領(lǐng)域，尤其涉及一種知識驅(qū)動的空間目標(biāo)態(tài)勢感知方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

全球航天發(fā)射數(shù)量有逐年遞增的趨勢且增速較快。隨著越來越多的航天器被送入太空，各種各樣的碎片垃圾也會隨之增加，軌道資源日益擁擠，嚴重威脅了在軌航天器的安全。

為了應(yīng)對潛在的威脅，部分國家已經(jīng)建立了空間態(tài)勢感知系統(tǒng)（SSA），空間態(tài)勢感知主要包括對空間目標(biāo)的探測、跟蹤、識別以及對空間事件的評估、核實與環(huán)境監(jiān)測預(yù)報，是應(yīng)對空間威脅、確?？臻g安全的重要基石?？臻g目標(biāo)包括：人造航天器、空間碎片和小行星。常見的空間態(tài)勢感知系統(tǒng)主要分為地基空間態(tài)勢感知系統(tǒng)和天基空間態(tài)勢感知系統(tǒng)兩種，地基空間態(tài)勢感知系統(tǒng)主要由地基光電探測器、雷達探測器等組成，具有技術(shù)成熟、造價相對較低、使用及維護方便等優(yōu)勢，但由于受氣象條件、地理位置等因素的限制，在對目標(biāo)的監(jiān)測范圍、時效性等方面仍存在諸多局限。天基空間態(tài)勢感知系統(tǒng)通過安裝在衛(wèi)星平臺上的成像測量裝置，對目標(biāo)進行檢測跟蹤，具有不受天氣影響、靈活性高等優(yōu)勢，是現(xiàn)階段的主流空間態(tài)勢感知系統(tǒng)。

天基態(tài)勢感知系統(tǒng)的主要工作就是對空間目標(biāo)進行探測、跟蹤、識別，確定目標(biāo)的形狀、尺寸、運動狀態(tài)等信息，因此一直以來評價天基態(tài)勢感知系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)是其空間目標(biāo)檢測能力。但是隨著空間目標(biāo)數(shù)量的增加，也對天基空間態(tài)勢感知系統(tǒng)的實時檢測能力和檢測精確度提出了更高的要求。我國對天基空間態(tài)勢感知系統(tǒng)的研究開展較晚，在目標(biāo)檢測、識別和數(shù)據(jù)實時處理等技術(shù)與國外存在較大差距。隨著其他國家研制的天基態(tài)勢感知系統(tǒng)數(shù)量越來越多，天基空間態(tài)勢感知系統(tǒng)所能獲取到的信息近乎飽和，單純依靠傳統(tǒng)目標(biāo)檢測方法進行態(tài)勢感知系統(tǒng)的研究無法體現(xiàn)出其能力的優(yōu)越性。同時，天基空間態(tài)勢感知系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸能力往往與其數(shù)據(jù)生成能力不匹配，很難將拍攝的海量數(shù)據(jù)實時傳回到地面系統(tǒng)，難以完成星上在線檢測等應(yīng)用，需要知識為在線監(jiān)測提供支撐。因此，對知識驅(qū)動的空間目標(biāo)態(tài)勢感知方法進行深入研究，具有一定創(chuàng)新性。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)有技術(shù)空間態(tài)勢感知系統(tǒng)存在的技術(shù)缺陷有：1.暗弱空間目標(biāo)檢測難題；2.空間目標(biāo)編目難題；3.在線檢測和實時處理難題。本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)缺陷，提出了一種知識驅(qū)動的空間目標(biāo)態(tài)勢感知方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種知識驅(qū)動的空間目標(biāo)態(tài)勢感知方法，所述方法包括：

步驟1）將采集的一組星空場景圖像序列輸入預(yù)先建立和訓(xùn)練好的目標(biāo)檢測模型進行識別，得到檢測結(jié)果；

步驟2）根據(jù)檢測結(jié)果提取待判斷目標(biāo)對應(yīng)的觀測信息，對已建立的空間目標(biāo)態(tài)勢感知知識庫進行更新和補充；

步驟3）對于待判斷目標(biāo)，結(jié)合空間目標(biāo)態(tài)勢感知知識庫，通過軌跡預(yù)報值對比和光度曲線對比，判斷是否為新目標(biāo)；

所述目標(biāo)檢測模型為改進的U-net語義分割網(wǎng)絡(luò)。

作為上述方法的一種改進，所述方法還包括：空間目標(biāo)態(tài)勢感知知識庫的建立步驟；具體包括：

從現(xiàn)有立項文檔、相關(guān)論文以及空間目標(biāo)庫中獲取態(tài)勢感知相關(guān)語料，構(gòu)建空間目標(biāo)態(tài)勢感知語料庫，從中提取相關(guān)知識并轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化知識；

采用自底向上的方法構(gòu)建態(tài)勢感知系統(tǒng)知識圖譜和態(tài)勢感知對象知識圖譜，共同構(gòu)成空間目標(biāo)態(tài)勢感知知識庫。