[发明专利]一种空间非合作旋转目标的绝对尺度三维建模方法

权利要求书

1.一种空间非合作旋转目标的绝对尺度三维建模方法，其特征在于，由以下步骤组成：

步骤S1：

在假定非合作目标静止且航天器周期性旋转的情况下，结合SFM算法计算出非合作目标世界坐标系到目标坐标系的旋转矩阵、非合作目标世界坐标系到目标坐标系的位置向量，

根据非合作目标世界坐标系到目标坐标系的旋转矩阵计算出非合作目标的旋转角速度叉乘阵的平均值，

步骤S2：

驱动航天器在轨道面内进行有限的角度和位置机动，并利用航天器的惯性测量单元量测出航天器的加速度与角速度，

利用SFM算法计算出在航天器进行机动过程中非合作目标的相机虚拟旋转矩阵和相机虚拟平动，

计算出航天器在机动过程中自身的真实旋转矩阵和真实相机平动，

计算出航天器在机动过程中自身真实角速度叉乘阵的平均值，

步骤S3：

根据惯性测量单元量测的航天器的加速度与角速度计算出尺度因子；

步骤S4：

利用尺度因子、并基于非合作目标在相对尺度下的点云模型，将点云模型中各点的坐标由视觉归一化尺度下的坐标还原为真实坐标得到非合作目标的三维点云模型。

2.根据权利要求1所述的一种空间非合作旋转目标的绝对尺度三维建模方法，其特征在于，步骤S1中非合作目标世界坐标系到目标坐标系的旋转矩阵非合作目标世界坐标系到目标坐标系的位置向量^Wt₀的计算公式为：

式中，为非合作目标世界坐标系到目标坐标系的旋转矩阵，^Wt₀为非合作目标世界坐标系到目标坐标系的位置向量，I₃为3×3单位矩阵，为SFM算法解算出的相机虚拟平动矢量；为SFM算法解算出的相机虚拟旋转运动。

3.根据权利要求2所述的一种空间非合作旋转目标的绝对尺度三维建模方法，其特征在于，步骤S1中非合作目标的旋转角速度叉乘阵的平均值的计算公式为：

4.根据权利要求3所述的一种空间非合作旋转目标的绝对尺度三维建模方法，其特征在于，步骤S3中计算尺度因子s的计算公式为：

其中：^Wt_c为世界坐标系W原点O_w到相机坐标系C原点O_c的位移矢量；

式中：^Wx_i为惯性测量单元测量出的本体绝对位移；表示从世界坐标系W到相机坐标系C的旋转矩阵，为惯性测量单元传感器坐标系到视觉坐标系的旋转矩阵，^Sa_i为惯性测量单元直接输出的加速度值；^Sb_i为角速度计的总噪声，为引力加速度变换到选定世界坐标系的旋转矩阵；^Wg为轨道处的引力加速度，t_f为运动过程的末时间点。