[发明专利]一种基于主动搜索策略的空间目标自动化测量系统

说明书

本发明涉及一种基于主动搜索策略的空间目标自动化测量系统，属于空间目标自动化测量技术领域，该系统包括系统监控平台、光学图像采集设备和目标识别跟踪平台，光学图像采集设备包括光学镜头及探测器、跟踪架、测角单元、电控单元，目标识别跟踪平台包括图像采集卡、图像识别与跟踪单元，系统监控平台包括自动化引导文件生成单元、引导数据显示与控制单元、主动搜索控制单元、数据处理与记录单元。本发明能够实现自动生成计划文件、自动加载引导数据、根据时间信息自动引导、引导到位后自动识别空间目标；当引导数据存在较大误差时，采取预设的主动搜索策略进行目标搜索，进一步提高空间目标的测量效率，提高光测测量系统的自动化水平。

技术领域

本发明涉及空间目标自动化测量技术领域，特别是涉及一种基于主动搜索策略的空间目标自动化测量系统。

背景技术

自第一台光学望远镜问世以来，光学望远镜为天文和军事的发展提供了重要帮助。随着科技水平的不断进步，光学望远镜也飞速更新换代，口径逐渐增大，特别是从上世纪八十年代开始，CCD相机与计算机控制技术的应用，使空间目标测量的方式得到改变。空间目标测量已由最初的观测员目视、手绘记录，变为伺服系统引导设备机动，CCD相机采集记录，编码器系统读取方位信息、主控计算机综合处理并记录的方式。目前空间目标观测设备均实现半自动化，但在伺服系统引导到位后，目标的提取过分依赖操作手的选择，人工识别出待观测的空间目标后，设备才能自动跟踪并对目标进行测量。由于每个观测任务都包含大量的待观测目标，切换下一目标后，需要操作手再次人工识别目标，整体观测效率受到观测人员熟练度、疲劳程度的影响。同时引导数据的生成是一个复杂的过程，需要根据站址信息和目标轨道根数信息人工进行可观测性判断，并人为制定观测计划，最终生成引导数据。当有大量目标需要观测时，观测计划的设计耗费操作人员巨大精力。最后，空间目标观测对外部环境要求较高，需要较少的光噪影响，选址一般选在偏远地区，因此远程监控、无人值守的自动化空间目标测量成为一种必然趋势。

针对全自动化空间目标测量的需求，目前，国内外也有很多相关的解决方案。

专利CN 109932974 A提出了一套完整的空间目标望远镜观测控制系统，解决了现有观测控制系统存在人工识别空间目标效率低下，识别时间长等问题。该专利通过运动控制器、CCD采集器、数据处理器三个主要模块，完成了设备的自动引导，目标的自动识别，测量数据的自动记录，采用DSP与FPGA的异构处理架构，提高了系统性能，节省设备空间及设备费用。但也存在一些问题，如：(1)引导数据的生成如何自动化产生并未解决；(2)当引导数据误差较大，待观测目标在视场外时，并未给出一种策略解决这一问题。

专利CN 102538759 B中提出的近地和中高轨空间目标实时全自动捕获方法，在空间目标到来之前，观测设备提前沿着空间目标的运动速度方向运行，在运动的同时获得CCD图像，以突出恒星和空间目标星像在CCD图像上的区分度。在图像上识别出待测量的空间目标，对其进行精密跟踪测量。该专利在目标识别捕获上提出了具体的方法，但仍未解决如何自动生成引导数据及引导数据误差较大时如何搜索目标的问题。

空间目标自动化测量，作为一种能够提高空间目标观测设备效率及准确率，降低操作人员劳动强度的测量方法，已经成为各观测站的基本需求。目前已有的一些专利都在这方面做出大量努力(如前文所述)，提出了一些方法完成从混有大量恒星的图像中区分出待观测的空间目标，从而完成空间目标的自动化测量。但这些工作都是在观测设备引导到指定位置，待观测目标确保在视场内时才能进行。而操作人员在开始一次空间目标跟踪测量前，需要设计跟踪计划，并计算出引导数据，这一环节也有着较大的工作量。同时当引导数据存在较大误差时，待观测目标很有可能在视场外，而低轨目标可观测弧段短，不使用有效的主动搜索策略就会造成该目标测量丢失，降低设备的测量效率。