微纳卫星目标在轨识别系统设计与实现文献综述

 2022-11-25 16:49:26

文献综述

摘要:研究在微纳卫星上通过工业相机完成基于单目视觉的目标识别,根据卫星上的特征,将目标卫星化成点模型从而进行特征识别和匹配。由于在空间环境下强光照射或无光条件的影响,根据不同的环境选择通用性相对好的方法。

关键词:微纳卫星;单目视觉;目标识别;特征识别;

  1. 引言

图像匹配技术一直是图像处理中的重要技术,是目前使用最为广泛的目标跟踪技术之一。根据匹配的原理不同,可以将匹配算法分为基于灰度的匹配、基于模型的匹配、基于特征的匹配、基于神经网络的匹配和基于解释的匹配。而基于目标区域特征的跟踪技术是一种应用广泛的目标跟踪技术,它比较多的利用了灰度信息、纹理特征等目标图像信息。

在算法方面,基于特征的视觉测量方法与光流法相比,具有计算量小的优点,适合作为星载导航软件工程[1,2]应用。同时由于绝大部分被服务航天器都含有较多的尖锐角点、棱边等自然特征,这些特征易于提取,可作为了立方体卫星[3]的特征信息。

2.国内外研究现状

2.1视觉测量在卫星位姿方面的现状

由于对空间目标识别的论文较少,大多数能找到的文献把注意力都放在了确定通过视觉测量进行卫星位姿[4,5,6]的运算,所以从中也能借鉴一些目标识别的经验。

在全球每年发射的卫星当中,大约会有2到3颗未能进入预定轨道,5 到10颗在寿命初期就失效,不能完成任务而变成废星,成为太空垃圾的废星不仅会占用珍贵的轨道资源,还会对其他航天器产生危害作用,所以为了将卫星清除轨道或进行在轨维修延长卫星寿命已经成为各国的研究热点。对于已经成为废星的航天器,他们一般不具有对接机构或是可以进行辅助测量的标识结构,姿态也为未知,并且卫星之间不能进行直接的信息交流,我们将这种类型的航天器称为非合作目标[7]

空间交会对接作为载人航天领域的三大基本技术之一,是空间技术的重要组成部分。它是实现航天器装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨服务的首要条件,其中就涉及到两目标间的相对位姿测量这一关键技术。美国、欧洲和日本在这方面的研究较早,并成功将视觉测量系统应用到交会对接等空间任务当中。我国从上世纪 80 年代末期开始对空间操作中近距离视觉测量技术进行研究,目前已取得了一定的研究成果,并在神舟 8、9、号飞船与天宫一号和神舟 11 号飞船[8]与天宫二号的交会对接任务中进行了验证。

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