[发明专利]一种空中加油锥套空间姿态测量方法及系统

摘要

本发明公开了一种空中加油锥套空间姿态测量方法及系统，涉及空中加油技术领域。通过将红色环反光膜椭圆拟合结果与蓝色环反光膜椭圆拟合结果结合，并辅以强光源，形成加油锥套视觉强特征，从而使得加油锥套视觉测量精度更高，且红色+蓝色双色特征有效克服了加油锥套姿态解算二义性问题，从而提升空中加油对接成功率。

主权项

1.一种空中加油锥套空间姿态测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：采集加油锥套的运动视频，并在所述运动视频中采集图像，其中所述加油锥套的端面安装有红色反光膜，所述加油锥套内侧安装有蓝色反光膜；将所述图像转换至HSV色彩空间，并设置阈值以提取所述加油锥套视觉强特征；采用Canny边缘检测算法在所述加油锥套的视觉强特征中提取所述红色反光膜的图像边缘和蓝色反光膜的图像边缘，并利用椭圆拟合算法求解所述红色反光膜的图像边缘和蓝色反光膜的图像边缘形成的椭圆的参数；利用所述红色反光膜的图像边缘形成的椭圆的参数求解所述加油锥套的姿态角度，并利用所述蓝色反光膜的图像边缘形成的椭圆的参数对求解得到的所述姿态角度进一步处理，消除所述加油锥套空间姿态测量中的二义性，获得所述加油锥套的准确姿态角度，该步骤具体包括：定义所述加油锥套的静止坐标系和空间旋转坐标系，所述静止坐标系固定不动，所述空间旋转坐标系依次绕所述静止坐标系的Y轴和X轴旋转，并定义其旋转过的角度分别为偏航角和俯仰角，所述姿态角度包括所述偏航角和俯仰角，其中所述偏航角和俯仰角均利用所述红色反光膜的图像边缘形成的椭圆偏心率的反余弦通过以下公式计算获得：其中，为偏航角，θ为俯仰角，α为椭圆长轴与x轴夹角，β为红色反光膜的图像边缘形成的椭圆偏心率的反余弦；对比所述蓝色反光膜的图像边缘形成的椭圆中心坐标和所述红色反光膜的图像边缘形成的椭圆的中心坐标，判定所述红色反光膜的图像边缘形成的椭圆偏心率的反余弦的正负，进而确定所述加油锥套的准确姿态角度。