[发明专利]一种分布式多传感器空间目标同步关联方法

说明书

本发明提供了一种分布式多传感器空间目标同步关联方法，包括：获取传感器同步拍摄、视场重叠且提取出空间目标的一组星图；保存星图中所有空间目标的质心在各星图中的像素坐标；将任意两张星图拼接；根据传感器所在卫星的轨道数据和姿态数据以及相机内外参数，计算两张拼接星图之间的基础矩阵；在每张星图中各取任意一个空间目标质心的像素坐标以及基础矩阵带入对极几何约束公式进行计算，遍历星图中所有像素坐标组合，根据对极几何约束阈值选出同一目标的候选对应点组合；直至遍历所有星图组合进行目标关联，并保证每点至多有一个对应点。本发明通过将远景的空间目标与近景的角点进行等效处理解决目标关联的技术问题，关联成功率可达到90％以上。

技术领域

本发明涉及空间目标关联技术领域，尤其涉及一种分布式多传感器空间目标同步关联方法。

背景技术

随着空间碎片数量不断增加，大量在轨碎片已成为各国重点关注的空间目标，空间态势感知对空间碎片的监视能力显得尤为关键，我国空间态势感知起步晚，全球布站难度较大，专用型监视卫星多星组网成本高昂，导致我国对空间碎片监视能力较弱，这将严重影响我国高轨飞行器的飞行安全及高轨的资源利用。公开号CN104776848A提出了一种空间目标识别、定位、跟踪方法，旨在利用大量在轨航天器所携带的星敏感器，构建一类适应我国国情、低成本且高效的空间目标监视系统。其利用星敏感器作为空间目标监视的平台，对星敏感器定姿过程中拍摄的海量星图进行研究，挖掘其中空间目标的可用信息。我国在轨卫星大多装备了星敏感器，每一颗卫星都可作为监视平台，不同于专用型监视卫星，星敏感器不会主动去跟踪拍摄空间目标，其任务依然是定姿，对目标的拍摄是无意识的，因此若想获得一个目标在多平台下的观测数据，需要对星图中的所有对象进行目标关联。

现有的目标关联算法多基于同一传感器对目标拍摄的一段视频或多帧图像，利用目标的先验信息及统计学原理，以相邻帧像点间距离为关联依据，关联出同一目标在同一传感器下的运动轨迹，但并不适用于缺乏目标先验信息的同一时刻、多个星敏感器成像的目标关联问题。

同一时刻，同一天区的数个空间目标可能被多个星敏感器成像，在无任何空间碎片位置先验信息的前提下，如何确定多个星敏感器视场的多个空间目标中，哪些属于同一目标，将是本发明着重解决的技术问题。

对极几何约束是多视图几何中的基本原理，可以实现同一时刻视场重叠多相机拍摄近景物体的照片的对应角点匹配。空间目标与星敏感器距离远，像的面积仅为几像元，因此本发明将每个目标的像的质心作为待匹配的对应角点，当两个不同星图上的像点质心像素坐标满足对极几何约束条件时，判定其为同一目标所成的像，并对其进行目标关联。本发明设计的星图背景下的空间目标关联对于星敏感器产生的抖动及偏差有较好的鲁棒性，无需跟踪拍摄推测轨迹，可以实现图片之间同步的目标关联，具有较好的实时性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种分布式多传感器空间目标同步关联方法，利用图像匹配中的对极几何约束原理解决多观测平台下的目标关联问题。此方法可以对同一时刻的图片而非一段视频进行关联，具有较好的鲁棒性和实时性。

本发明提供了一种分布式多传感器空间目标同步关联方法，其特征在于，包括：

步骤一、获取多个传感器同步拍摄、视场重叠且提取出空间目标的一组星图；

步骤二、保存所述一组星图中所有空间目标的质心在各星图中的像素坐标；

步骤三、将所述一组星图中任意两张星图拼接，获取所有组合；

步骤四、根据拍摄所述星图的传感器所在卫星的轨道数据和姿态数据以及传感器相机内外参数，基于基础矩阵公式计算两张拼接星图之间的基础矩阵；

步骤五、在两张拼接星图中的每张星图中各取任意一个空间目标质心的像素坐标以及基础矩阵带入对极几何约束公式进行计算，遍历星图中所有像素坐标组合，根据对极几何约束阈值选出同一目标的候选对应点组合；