[发明专利]一种小卫星颤振高速视频测量方法

说明书

本发明涉及一种小卫星颤振高速视频测量方法，包括以下步骤：1)构建高速视频测量系统；2)通过高速相机对振动的小卫星进行拍摄，通过对粘贴在小卫星表面的目标点进行跟踪匹配和三维重建，获得目标点的时程位移曲线，根据位移量解算得到小卫星的颤振频率。与现有技术相比，本发明具有简单精确等优点。

技术领域

本发明涉及卫星视频数据处理领域，尤其是涉及一种小卫星颤振高速视频测量方法。

背景技术

卫星颤振是指卫星在轨运行期间，受到星上动态结构和姿态控制等因素影响而产生的姿态抖动，卫星分辨率和敏捷性越高，平台颤振影响越显著。颤振是小卫星平台在轨运行普遍存在的复杂现象，影响了卫星成像质量和几何定位及测图精度，是小卫星发展亟需解决的关键问题，而目前还没有针对卫星颤振的在线检测方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种小卫星颤振高速视频测量方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种小卫星颤振高速视频测量方法，包括以下步骤：

1)构建高速视频测量系统；

高速视频测量系统包括上位机、高速相机、高速图像采集卡与存储卡、同步控制器和全站仪，所述的高速相机设有两台，构成双目测量网络，所述的高速相机通过高速图像采集卡与存储卡将采集到的小卫星振动序列图像发送给上位机，所述的同步控制器用以实现两台高速相机的同步拍摄；

小卫星悬挂于支架下方，用于模拟失重环境下卫星的颤振情况；在实验过程中，通过对安置于小卫星内部动量轮的转速控制，造成卫星一定程度的颤振；

2)通过高速相机对振动的小卫星进行拍摄，通过对粘贴在小卫星表面的目标点进行跟踪匹配和三维重建，获得目标点的时程位移曲线，根据位移量解算得到小卫星的颤振频率。

所述的高速相机为CameRecord CL600x2型高速相机。

所述的高速视频测量系统采用8块SSD硬盘组成的磁盘阵列作为长期存储介质。

所述的高速视频测量系统的网络构建包括以下步骤：

11)设计人工标志：

所述的人工标志由白色圆和黑色边界所组成，并将其粘贴在卫星表面；

12)控制网布设，用以进行立体标定。

所述的步骤2)具体包括以下步骤：

21)通过立体标定获取高速相机的内、外方位参数；

22)对于高速相机拍摄得到的小卫星图像上的同名影像点，根据目标点二维坐标以及内、外方位参数通过前方交会算法计算得到目标点的三维坐标，进而得到目标点的时程位移曲线；

23)获取目标点时程位移曲线的颤振频谱，解算得到小卫星的颤振频率。

所述的步骤21)中，采用平面标定板的标定方法获取高速相机的内方位参数，并通过高速相机与标定板之间的空间平移和旋转变换得到高速相机的外方位参数。

所述的步骤21)中，标定后的高速相机在拍摄过程中位置不变。

所述的步骤22)中，根据每台高速相机的内外方位参数，对于一对同名影像点，建立四个线性方程式求解三维坐标的三个未知数，在此计算过程中，通过线性最小二乘法获取三维重建中的最终坐标结果。

所述的步骤23)中，以时程位移曲线作为序列数据信号f(x)，获取时程位移曲线的颤振频谱的表达式为：