[发明专利]一种高鲁棒性空间相对导航目标相对坐标解算方法及系统

说明书

一种高鲁棒性空间相对导航目标相对坐标解算方法及系统，包括：(1)建立含有真实标定参数的双目视觉相机模型；(2)根据含有真实标定参数的双目视觉相机模型，获得空间相对导航目标在图像中像素位置应该满足的第一组约束条件；(3)在含真实标定参数相机模型的基础上，由空间相对导航目标在相机图像中的像素点位置求解目标的物理空间相对坐标，得到求解模型；(4)根据建立的目标的物理空间相对坐标求解模型基础上，确定预期观测距离范围内目标相对坐标求解应满足的第二组约束条件；(5)对两组约束条件进行简化，得到空间相对导航目标空间位置求解的约束准则；(6)在约束准则下，利用目标空间位置求解数学模型，实现空间相对导航目标的相对坐标的求解。

技术领域

本发明涉及一种高鲁棒性空间相对导航目标相对坐标解算方法及系统，属于导航运动估计技术领域。

背景技术

近年来，伴随着空间技术的快速发展，面向各种任务要求的航天器相继被送上太空，在轨服务已逐渐成为延长航天器使用寿命、完成航天器设备升级以及清理太空垃圾的重要手段，也是今后进行空间探索亟待解决的重要课题。

对于目标航天器的在轨操作亟需解决诸多关键技术，其中，首先需要面临的一大问题即是如失效卫星、空间碎片和小行星等为代表的空间非合作目标的相对导航问题，其中一种解决方案是航天器自身利用测距、测角等观测信息进行在轨计算和处理，得到对目标的相对位置和相对速度等相对导航参数，进而在轨解决非合作目标的相对导航的问题。

对于在轨实现目标相对导航方案，航天器可装备立体视觉系统，利用立体视觉技术获取空间相对导航目标相对坐标是重要技术途径之一。立体视觉技术在地面工业应用发展中较空间领域领先，但是面对复杂严苛的太空环境，此技术也面临更严格的要求、更大的提高与完善。由于太空任务的人为参与难度大，航天器的改变环境能力差，任务失败的代价成本高，所以对任务的精度与鲁棒性要求较高。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提供了一种高鲁棒性空间相对导航目标相对坐标解算方法及系统。建立更精细的含有真实标定参数的双目视觉系统模型与空间相对导航目标相对坐标求解模型，并提出一套预期观测距离内空间相对导航目标相对坐标求解的约束准则。

本发明解决的技术方案为：

一种高鲁棒性空间相对导航目标相对坐标解算方法，步骤如下：

(1)建立含有真实标定参数的双目视觉相机模型；

(2)根据含有真实标定参数的双目视觉相机模型，获得空间相对导航目标在图像中像素位置应该满足的第一组约束条件；

(3)在步骤(1)的含真实标定参数相机模型的基础上，由空间相对导航目标在相机图像中的像素点位置求解目标的物理空间相对坐标，得到求解模型；

(4)根据步骤(3)建立的目标的物理空间相对坐标求解模型基础上，确定预期观测距离范围内目标相对坐标求解应满足的第二组约束条件；

(5)对步骤(2)与步骤(4)得到的两组约束条件进行简化，得到空间相对导航目标空间位置求解的约束准则；

(6)在步骤(5)的约束准则下，利用步骤(3)的目标空间位置求解数学模型，实现空间相对导航目标的相对坐标的求解。

步骤(1)建立含有真实标定参数的双目视觉相机模型，具体步骤如下：