[发明专利]一种用于高动态位姿测量的多信标高速同步识别方法

说明书

本发明是一种用于高动态位姿测量的多信标高速同步识别方法，它是在基于三个线阵成像相机的测量系统中，合理布置多个发光信标空间安装布局，对多个特定波段的发光信标设计脉冲调制时序，完成三个线阵相机对发光信标的图像的同步采集，然后对相邻两帧图像做帧差处理，确定每一个发光信标的区域范围，对采集到每一帧图像采用灰度阈值质心法求出每一个发光信标的图像坐标，然后采用距离最近原则在发光信标的区域范围内进行邻域搜索匹配，找不到位置匹配的发光信标对应熄灭的信标的序号，记录位置信息，对应到发光信标全亮的图像帧，即可识别到每一个发光信标在同时点亮时采集的图像中的位置。

技术领域

本发明是一种用于高动态位姿测量的多信标高速同步识别方法，涉及光电式非接触高动态测量技术领域。

背景技术

用于高动态位姿测量的多信标高速同步识别，是动目标高动态位姿测量的技术基础，识别算法提供了信标在图像坐标系下的位置，图像坐标系下的至少三个信标的位置信息输入成像模型，即可解算出被测动平台的位姿信息，可广泛应用于动平台如空间交会对接、自动空中加油、无人机起降辅助导航、空间机器人导航、空间机械臂抓取等领域，为其后续的控制引导提供高精密测量信息。目前，动目标的位姿测量中，需要在动目标上布置多个(至少三个)信标，通过对多信标的识别测量实现动目标的位姿测量，其中多信标识别主要存在以下四个方面难题：

1、较高的实时性，每个信标的位置和姿态随时间变化，为实时获取其位姿信息，需要在保证测量精度的同时维持较高的测量频率；

2、多信标跟踪，为获取被测物体的姿态信息，需要在被测动目标的刚体上放置至少三个信标点，通过多个信标点的三维坐标解算姿态信息；

3、多信标点之间同步识别，一方面要求多个识别单元之间同步，另一方面要求多个信标点同步被识别，以避免多个信标点在运动过程中由于测量时序上的不同步而产生空间上的偏移，进而增大动态测量误差；

4、较强的抗干扰性，以避免以阳光为主的强光照射干扰，甚至导致器件饱和而无法工作。

以上四方面的技术难点，限制了现有物体空间三维坐标测量技术的使用。如现常用的面阵相机虽可实现多信标同步识别测量，帧频目前也可高达上百帧，但是图像数据量大，处理算法复杂，且随着信标数目的增多，算法运算量成倍增加，致使识别速度下降，此外面阵相机成像在不同时刻，不同区域受强光照射的干扰严重，成像质量严重下降，致使识别算法需要考虑光照干扰，甚至出现无法识别的情况。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种用于高动态位姿测量的多信标高速同步识别方法，其目的是解决面阵相机识别算法复杂、运算量大，且容易受强光照射干扰，造成成像质量严重下降的缺点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种用于高动态位姿测量的多信标高速同步识别方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

A在被测动平台1上布置发光信标2，发光信标2的数量超过6个且为偶数，发光信标2在被测动平台1上分两组呈对称形式安装；

B对发光信标2产生的发光信号进行脉冲调制，一个调制周期是发光信标2同时点亮，再以相同的时间间隔T_m依次只熄灭其中一个发光信标2，直至6个发光信标2轮询完后再次同时点亮；

C在发光信标2的调制周期内，使用测量动平台3上的3台线阵相机4对全部的发光信标2进行图像采集，图像采集的时序与发光信标2调制周期内的时间间隔T_m相同并对应；