[发明专利]一种天基空间目标识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及航天、航空中目标识别技术领域，尤其涉及一种基于天基的快速空间目标识别方法。

背景技术

星图中的星点包括空间目标和恒星，其中空间目标的个数极少，也可能没有。目标识别是从拍摄的星图中确定所有的空间目标，包括它们在CCD上的位置、大小、亮度和运动轨迹。快速获取空间目标位置、功能、工作状态、大小、形状、结构等信息对于天文和军事应用具有极其重要的意义。

目前获取空间目标分为地基和天基两种类型，地基空间目标监视系统是从地面对空间目标进行监视的系统，主要技术手段是利用布置于地面观测站中的微波雷达和大口径光学望远镜。由于是安置在地表，所以观测设备的体积重量相对不受限制、使用维护便利，但由于受安装位置固定、大气衰减、日光干扰、国土疆域有限等条件的约束，使它适于夜间对低轨有限空间目标的监视，对于中、高轨目标的监视较为困难，且跟踪与观测时间十分有限。

天基空间目标监视系统主要通过搭载光学、微波、红外、电子侦察等空间目标探测有效载荷的卫星、星座与网络，实现从空间对空间目标的监视。由于没有大气干扰，背景简单，且可对空间目标近距离监视与成像，所以天基监视系统有不受地理位置和气象条件限制，探测效果好，机动灵活等优点。发展天基空间目标监视系统，拓展对空间目标的监视范围和提高观测精度，为空间攻击提高及时、准确的目标信息，同时实时掌握我航天器运行状况十分必要和紧迫，这对于构成我国天地一体的空间攻防体系意义重大。

现有空间目标监视技术主要通过传统的基于地基空间目标监视系统。目前成熟的基于地基的空间目标识别方法是星表比对法，即用标准的恒星星表和拍摄的星图中的每个星点进行匹配，确定每颗恒星，则剩下的未匹配的星点就是空间目标(也可能是空间碎片等)。这种方法比较简单，但是星表本身所占空间太大，需要大量的存储空间和运算时间；而天基空间目标监视系统对应的在轨星载数字信号处理系统对存储容量、体积、能量都有较严格的限制，所以这种方法不适合天基空间目标监视系统。

因此，基于发展天基空间目标监视系统对构成我国天地一体的空间攻防体系的重大意义，需要提供一种简单、快速的天基空间目标识别方法，能够在无需大量的存储空间的情形下，快速有效识别空间目标。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有星表比对法需要大量的存储空间和运算时间，不适合天基空间目标监视系统的问题，提供一种天基空间目标识别方法，搜索及跟踪模式下利用连续拍摄的4幅星图，实现在轨快速识别出空间目标。

为实现上述目的，本发明提供了一种天基空间目标识别方法，包括，(1)获取连续的4幅星图；(2)采用星点提取算法对每幅星图进行处理，获取由恒星和空间目标组成的相应星图；(3)确定所有星图中均存在的三颗恒星作为基准恒星；(4)利用三颗基准恒星的坐标值为标准将所有星图对齐，遍历对齐后星图，判断所有对齐后星图相同坐标值的第一预设误差范围是否均有一颗星点，若有，则判定该星点为恒星，并从所有对齐后星图中去除；(5)遍历对齐并去除所有恒星后的每幅星图，识别所有空间目标。

本发明的优点在于：基于连续拍摄的4幅星图，能够在无需大量的存储空间的情形下，快速有效在轨识别空间目标，有利于天基空间目标监视系统的发展。

附图说明

图1，本发明所述的天基空间目标识别方法的流程示意图；

图2，阈值T和背景阈值M的比较示意图；

图3，本发明所述星点识别过程示意图；

图4，不同噪声水平下各种方法的偏差示意图；

图5，本发明各星图中识别出的恒星星点组成的三角形示意图。

具体实施方式

由于恒星相对于地球来说是无穷远处的物体，即在拍摄过程中可以认为恒星是静止不动的。而星载相机随着卫星绕地球运行，若设星载相机相对于地球的瞬时运动角速度是则恒星和星载相机之间有一个相对运动，角速度为且恒星之间保持相对静止。若空间目标相对于地球的瞬时角速度是则空间目标与星载相机之间的相对运动角速度为星载相机连续拍摄星图，帧频为1帧/秒，则可以认为在连续两幅星图中由于间隔时间很短，所有的星点都做匀速直线运动，且空间目标和恒星的速度不同，从而可以利用连续的星图来识别空间目标。下面结合附图对本发明提供的天基空间目标识别方法做详细说明。