[发明专利]卫星姿态确定方法、装置和终端设备

权利要求书

1.一种卫星姿态确定方法，其特征在于，包括：

获取星载相机采集的第一时刻的星空背景图像和第二时刻的星空背景图像；

将所述第一时刻的星空背景图像和所述第二时刻的星空背景图像进行图像匹配，根据匹配结果确定第一时刻与第二时刻之间的时间段的卫星姿态变化值；

获取导航系统得到的第一时刻的卫星初始姿态一和第二时刻的卫星初始姿态二，根据所述卫星初始姿态一、所述卫星初始姿态二和所述卫星姿态变化值确定第二时刻的卫星姿态；

其中，所述根据匹配结果确定第一时刻与第二时刻之间的时间段的卫星姿态变化值，包括：

通过

K^-1P₁＝RK^-1P₀

得到第一时刻与第二时刻之间的时间段的卫星姿态变化矩阵R；其中，K为根据所述星载相机的内参数得到的内参数矩阵，P₀为所述匹配结果中已匹配的星点在第一时刻的星空背景图像中的集合，P₁为所述匹配结果中已匹配的星点在第二时刻的星空背景图像中的集合；

令K^-1P₁＝B，K^-1P₀＝A，得到卫星姿态变化矩阵R的约束方程：

R*A＝B；

对卫星姿态变化矩阵R施加正交约束，构造正则化最小二乘方程：

||R*A-B||₂+λ||R*R^T-I||₂＝0

其中，λ为正则化参数，I为单位矩阵；

对所述正则化最小二乘方程中卫星姿态变化矩阵R求导，并通过

得到卫星姿态变化矩阵R的正则化最小二乘解。

2.如权利要求1所述的卫星姿态确定方法，其特征在于，所述将所述第一时刻的星空背景图像和所述第二时刻的星空背景图像进行图像匹配，包括：

检测所述第一时刻的星空背景图像中的星点，以及所述第二时刻的星空背景图像中的星点；

根据所述第一时刻的星空背景图像中的星点和所述第二时刻的星空背景图像中的星点确定对应星空背景图像的SURF描述符；

根据所述SURF描述符进行图像匹配得到匹配结果。

3.如权利要求2所述的卫星姿态确定方法，其特征在于，所述根据所述SURF描述符进行图像匹配得到匹配结果，包括：

根据两幅所述星空背景图像对应的所述SURF描述符进行初始匹配得到初始匹配星点集合，所述初始匹配星点集合包括多个已匹配到的星点；

计算所述初始匹配星点集合的单应矩阵，并根据所述单应矩阵对所述第一时刻的星空背景图像进行转换得到星点变换图像；

确定已匹配到的星点在所述星点变换图像中的变换坐标，以及已匹配到的星点在所述第二时刻的星空背景图像中的实际坐标；

计算所述变换坐标和所述实际坐标的星点距离，将所述星点距离满足预设距离的多个已匹配到的星点确定为所述匹配结果。

4.如权利要求3所述的卫星姿态确定方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述第一时刻的星空背景图像中的星点和所述第二时刻的星空背景图像中的星点确定对应星空背景图像的星点主方向；

所述根据两幅所述星空背景图像对应的所述SURF描述符进行初始匹配得到初始匹配星点集合，包括：

根据两幅所述星空背景图像对应的所述SURF描述符进行初始匹配得到初始匹配集；

采用最邻近匹配策略滤除所述初始匹配集中的初始误匹配星点；

根据对应星空背景图像的所述星点主方向得到两幅所述星空背景图像之间的主方向差直方图，根据所述主方向差直方图对所述初始匹配集中的误匹配星点进行二次滤除，得到所述初始匹配星点集合。

5.如权利要求1至4任一项所述的卫星姿态确定方法，其特征在于，所述根据匹配结果确定第一时刻与第二时刻之间的时间段的卫星姿态变化值，包括：

计算匹配结果的无穷远单应矩阵；

根据所述星载相机的采集参数和所述无穷远单应矩阵确定第一时刻与第二时刻之间的时间段的卫星姿态变化值。