[发明专利]一种基于万向反射镜的空间目标探测方法

说明书

本发明公开一种基于万向反射镜的空间目标探测方法，可以实现小型化、低功耗、机动灵活的空间目标监视，不仅可以快速扫描周围空间，减小空间目标探测周期，而且便于对特定目标进行有效跟踪。同时，为了保证扫描视场的范围和效率、以更高分辨率观测空间目标，本发明设计了双视场成像模式，即以较大视场角(短焦距)的第一相机用于扫描和发现目标，以较小视场角(长焦距)的第二相机用于对目标以高分辨率清晰成像。这样既可保证快速、大范围的目标搜索，又可以对特定目标进行高分辨率成像，对于提升我国空间目标高分辨率探测水平、提高对空间目标的识别能力具有重要意义。

技术领域

本发明涉及空间目标探测技术领域，具体是一种基于万向反射镜的空间目标探测方法。

背景技术

空间目标监视包括地基空间目标监视和天基空间目标监视两种手段。地基空间目标监视采用由各种地基光电探测器、雷达探测器及无线电信号探测器组成的监视网，对空间目标进行探测和跟踪。由于受传感器分辨率、地理位置和气象条件等限制，地基空间目标监视系统在对空间目标的监测性能、范围、时效性等方面还存在诸多局限。以目前最先进的美国地基空间目标监视网为例，其探测能力为低轨道上10cm大小和地球同步轨道上1m大小的空间碎片，能够对约1万个空间目标进行跟踪与编目。天基空间目标监视是指通过安装在空间平台上的各种成像测量装置，对空间目标进行探测、跟踪和识别。

天基空间目标监视系统能有效弥补地基目标监视系统在地理部署方面存在的不足，并具有获取全天时、全天候、近实时空间态势感知数据的能力，其探测灵敏度与搜索覆盖率等性能也将大幅提高。为了更好的对空间目标进行扫描和跟踪，天基探测系统的灵活性至关重要。例如美国SBSS系统的成像系统安装在两自由度的平台上，以便能进行视场扫描和对空间目标跟踪。但是现有的天基空间目标监视系统在达到灵活性要求的同时，也使得天基空间目标监视系统的结构更加复杂，能耗更多，运营成本与维护成本都大大提高。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于万向反射镜的空间目标探测方法，可以实现小型化、低功耗、机动灵活的空间目标监视，不仅可以快速扫描周围空间，减小空间目标探测周期，而且便于对特定目标进行有效跟踪。

为实现上述目的，本发明提供一种基于万向反射镜的空间目标探测方法，包括如下步骤：

步骤1，将相机组件、测距组件、反射组件安装在卫星平台上，其中，相机组件与测距组件的光轴指向一致，反射组件的姿态可多自由度调整，进而将任意方向的光路引向相机组件；

步骤2，调整反射组件的姿态进行视场扫描，以对周围空间进行监视；

步骤3，在发现目标后，调整反射组件的姿态使得目标位于相机组件的成像中心，进而使得测距组件对准目标，获取当前时刻目标的方向信息、距离信息与成像信息，并基于成像信息完成对目标的识别分析；

步骤4，基于当前时刻目标的方向信息与距离信息以及相机组件与反射组件的相对位姿关系得到目标在相机坐标系下的位置，并根据坐标系传递得到目标在卫星平台坐标系下的位置；

步骤5，在目标运动过程中，调整反射组件的姿态实现对目标的持续跟踪，更新目标的方向信息、距离信息以及相机组件与反射组件的相对位姿关系，并基于更新后的目标的方向信息、距离信息以及相机组件与反射组件的相对位姿关系得到目标处于运动过程中时在卫星平台坐标系下的位置与运动轨迹。

进一步改进的，步骤5中，所述在目标运动过程中，调整反射组件的姿态实现对目标的持续跟踪，具体为：

在目标运动过程中，根据目标的成像信息与卫星平台自身姿态调整信息实时调整反射组件的姿态，进而实现对目标的持续跟踪。

进一步改进的，步骤5中，更新后的相机组件与反射组件的相对位姿关系的获取过程为：

基于反射组件与卫星平台之间的固连关系标定、相机组件与卫星平台之间的手眼关系标定，得到相机组件与反射组件的初始相对位姿关系；