[发明专利]基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置及方法

说明书

本发明提供了一种基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置及方法，在所述的装置中，运动模拟模块用于通过设置在挠性帆板上的预定数量的标志点模拟卫星太阳帆板的挠性运动状态，参数采集模块用于通过两个图像采集单元采集挠性帆板上的标志点的挠性运动状态参数，参数计算模块用于根据标志点的挠性运动状态参数计算获得所述卫星太阳帆板的挠性运动参数。本发明不会对卫星太阳帆板的运动产生干扰，还能够对卫星工作的电磁环境具有抗干扰能力，具有安装及计算过程简洁、计算速度较快的特点，还可用于计算太阳能帆板挠性运动参数，不仅计算精度较高，而且能够保证各个标志点的参数一致性。

技术领域

本发明涉及一种基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置及方法，属于航天器参数测量技术领域。

背景技术

现有的卫星太阳能帆板挠性运动参数测量装置主要采用压电传感器、加速度传感器、光栅和机器视觉四种方法进行测量。

例如，压电传感器测量装置是将压电传感器贴于卫星帆板两侧，当传感器中的电介质随帆板形变而受到压力时，会产生对应的电信号，根据电信号的大小来估计帆板挠性运动参数。由于采用多压电片测量帆板形变，对粘贴的精度要高，并且要求每片压电陶瓷片的参数一致，对压电片和粘贴提出了精度和一致性的要求，安装和应用不方便，尤其是对于大型柔性结构，使压电片布满整个结构并不容易实现。

又如，加速度传感器测量装置采用帆板采集节点处理器来监测帆板振动的方法。该处理器由加速度传感器、通道开关、A/D变换电路组成，其监测数据精度由A/D转换电路变换电路的位数决定。由于加速度传感器自身缺陷有易受电磁干扰和温度噪声影响，测量探头结构复杂、体积大以及布置空间易受限制。

再如，光栅测量装置中的纤芯内含有永久性空间相位光栅，当光栅受到拉伸、挤压及热变形时，检测光栅反射信号的变化。但光纤光栅作为振动传感器具有中心反射波长随温度发生漂移的问题，需要严格的温度补偿，以及精密的长度控制。同时，太阳帆板固有的冷胀热缩特性钳制了光纤光栅性能的提高。

最后，机器视觉测量装置采用摄像机或相机采集太阳帆板图像，提取图像特征，根据视觉成像几何关系计算太阳帆板上某物点的空间位置。但在已有的计算机视觉太阳帆板振动方法中，单目视觉对光标安装位置和形状有具体要求，超出其限制则无法求得振动信息；双目视觉方法需要根据内、外参数标定，以确定两台摄像机之间的相对坐标关系，在此基础上实时解算标志点三维坐标，计算模型复杂，精度要求高。

发明内容

本发明提出了一种基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置及方法，以解决现有的卫星太阳帆板挠性运动参数测量存在的计算精度较低、计算速度较慢、参数的一致性较差以及计算装置和测量装置的结构较复杂的问题，为此本发明采用如下的技术方案：

基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置，包括：运动模拟模块、参数采集模块和参数计算模块；

所述运动模拟模块用于通过设置在挠性帆板上的预定数量的标志点模拟卫星太阳帆板的挠性运动状态；

所述参数采集模块用于通过两个图像采集单元采集所述挠性帆板上的标志点的挠性运动状态参数；

所述参数计算模块用于根据所述标志点的挠性运动状态参数计算获得所述卫星太阳帆板的挠性运动参数。

基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量方法，包括：

将两个图像采集单元的成像面位于同一平面上，以一个图像采集单元的坐标系为世界坐标系；

确定两个所述图像采集单元之间的基线距离以及通过对所述图像采集单元进行标定以获得畸变参数；

通过两个所述图像采集单元实时采集预定数量的标志点的图像，并将两幅所述图像输出；

根据所述畸变参数对两幅所述图像进行畸变校正；