[发明专利]基于线阵CCD的空间目标姿态测量系统及其测量方法

权利要求书

1.一种基于线阵CCD的空间目标姿态测量系统，其特征在于它包括一路双点目标三维坐标重构子系统S3DCRDPT、一路点目标三维坐标重构子系统S3DCRPT及布置于被测物体上的且与相应坐标重构光学子系统中滤光片波长相对应的3个LED作为PCT的姿态测量装置和9路并行的含有CPLD单元、线阵CCD单元、抗串扰的高速模/数A/D转换单元、FIFO存储单元、分ARM单元的1DIUS控制板对应1个含有3个从ARM单元和1个主ARM单元的主控板的多CPU并行的流水线式的实时信息采集和处理的硬件结构、时钟和电源。

2.根据权利要求1所述的基于线阵CCD的空间目标姿态测量系统，其特征在于：所述双点目标三维坐标重构子系统S3DCRDPT是由三个双点目标一维成像子系统1DISDPT彼此光轴成一定交角且在三个等间距位置上固定组成，双点目标一维成像子系统1DISDPT由一个分光棱镜及共轭位置的两个含有不同波长范围的选择性一维成像单元1DIUS组成。

3.根据权利要求1所述的基于线阵CCD的空间目标姿态测量系统，其特征在于：所述选择性一维成像单元1DIUS由一个滤光片、一个柱面镜头及位于镜头焦平面上且与其轴心线垂直的一个线阵CCD构成。

4.根据权利要求1所述的基于线阵CCD的空间目标姿态测量系统，其特征在于：所述点目标三维坐标重构子系统S3DCRPT是由三个选择性一维成像单元1DIUS彼此光轴成一定交角且在三个等间距位置上固定组成。

5.一种基于线阵CCD的空间目标姿态测量方法，其特征在于：首先采用一组由一个滤光片、一个柱面镜头及位于镜头焦平面上且与其轴心线垂直的一个线阵CCD构成的选择性一维成像单元1DIUS组合成的空间目标姿态测量系统，即采用三个由一个分光棱镜及共轭位置的两个含有不同波长范围的选择性一维成像单元1DIUS组成的双点目标一维成像子系统1DISDPT彼此光轴成一定交角且在三个等间距位置上固定而成的双点目标三维坐标重构子系统S3DCRDPT和三个选择性一维成像单元1DIUS彼此光轴成一定交角且在三个等间距位置上固定而成的点目标三维坐标重构子系统S3DCRPT，分别实时重构按一定规则布置于被测物体上携带其姿态信息且分别与重构光学子系统中滤光片波长范围一一对应的两个和一个点合作目标PCT的三维坐标，再经过实时空间解算，确定被测物体姿态角，它依次含有以下步骤：

(1)标定1DIUS的7个l参数；

(2)布置PCT；

(3)1DIUS分别实时捕捉被测物体上与其相对应的PCT的像坐标；

(4)采用7系数直接变换DLT法重构各PCT的空间三维坐标；

(5)采用空间解算求解被测物体的姿态角，包括俯仰角α、偏航角β和滚动角γ；

(6)判断测量是否结束：若否，则返回步骤(3)；若是，则结束测量。

6.根据权利要求5所述的基于线阵CCD的空间目标姿态测量方法，其特征在于，所述的标定1DIUS的7个l参数的步骤依次含有如下步骤：

(1)在含有滑动标尺座的平面校准模板上均匀布置x、y坐标已知，且与PCT相同的3种标志点，在纵深方向调解滑动标尺给出z坐标，实现测量空间内标志点的均匀布置；

(2)分别用S3DCRDPT和S3DCRPT中的1DIUS捕捉对应波长范围标志点的像坐标；

(3)根据多于7个的测量空间内均匀布置的标志点已知的三维坐标和它们对应的一维像坐标，采用最小二乘法求解二者所确定平面方程7个l系数的最优解。

7.根据权利要求5所述的基于线阵CCD的空间目标姿态测量方法，其特征在于，所述的布置PCT的步骤依次含有如下步骤：

(1)取被测物体轴心线与两端面的交点分别布置两个波长范围不同的LED；

(2)在其中一个端面内过交点且与被测物体轴心线垂直的直线上远离该交点的一点处布置另一波长范围的LED。