[发明专利]基于运动恢复结构的卫星相对姿态测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间目标姿态测量方法，具体是一种基于运动恢复结构的卫星相对姿态测量方法。

背景技术

空间平台具备以开普勒运动为典型特征的相对固定的运动轨迹特点，在天基背景下，利用同平台的单目相机进行空间卫星平台的连续观测具有观测范围、观测角度、观测距离和平台轨道的限制。空间平台的超近距相对姿态测量方法可以为卫星在进行普查太空垃圾、废旧卫星回收、卫星捕获等在轨维护任务过程中提供已方相对于受观测目标的相对姿态信息，以及在轨卫星维护过程的星体间的实时相对姿态，并进行综合显示。

经对现有技术的文献检索发现，在轨空间卫星平台中采用的相对测量均基于合作目标，即被测量卫星或是空间目标上具有已确定的固定位置和特定形状的标识物，或者是标志灯，或者特殊类型的反射器，这种空间操作的相对姿态测量方案多用于合作目标、GPS、相机和雷达组成而成。如美国NASA在2005年发射验证了DART(Demonstration of Autonomous Rendezvous Technology)、轨道快车、欧空局的ATV(Transfer Autonomous Vehicle)、日本工程试验卫星(ETS-7)等。这种基于合作目标相对姿态测量系统存在需要已知或是预先固定的标识物，并安装于被测量卫星上，以及需要复杂的双相机的立体成像系统等不足。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于运动恢复结构的卫星相对姿态测量方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种基于运动恢复结构的卫星相对姿态测量方法，包括以下步骤：

步骤1，分别对输入的序列图像进行SIFT特征点提取；

步骤2，根据得到的SIFT特征点进行匹配；

步骤3，根据匹配特征点进行运动恢复结构；

步骤4，根据运动恢复结构参数进行平差光束法优化；

步骤5，根据匹配的特征点和经过优化的运动恢复结构参数进行三维重建；

步骤6，根据有效的三维特征点和运动恢复结构参数进行空间环境综合显示。

所述步骤2通过比较最邻近距离和次邻近距离消除错配，其计算过程为：

UminUl<R,0<R≤1,]]>

其中，U_min为最邻近距离，U_l为次邻近距离。

所述步骤3运动恢复结构采用自标定技术，通过单个摄像机拍摄的图像序列恢复出摄像机运动参数和所观测目标的三维场景结构，其计算过程为：

(1)基于本质矩阵求解位移矢量：

E^Tt＝0；

(2)基于本质矩阵和位移矢量求解旋转矩阵：