[发明专利]一种空间非合作多目标捕获与跟踪算法

摘要

本发明一种空间非合作多目标捕获与跟踪算法，基于捕获及观测相机恒星惯性空间位置不变性，通过连续帧图像数据比对实现恒星目标和非恒星目标分离完成非恒星目标识别与跟踪。首先通过非合作目标与恒星判别阈值实现候选非合作目标队列建立，其次通过非合作目标帧间比对阈值以及比对的帧间隔阈值对连续间隔帧数据进行比对以实现非恒星目标和背景星点的分离，通过帧间距离综合值对队列里随机的伪星点进行剔除以建立非合作目标队列，最后设置动态窗口并进行窗口预报来更新非合作目标队列以实现非合作多目标的稳定跟踪与测量。本发明算法解决了大视场范围空间非合作多目标捕获、跟踪与测量的技术难题，相关算法已在轨应用。

主权项

1.一种空间非合作多目标捕获与跟踪算法，其特征在于，步骤如下：(1)星敏感器更新一帧星图，经过星图处理，得到星点，提取每个星点在星敏感器像面的位置(u,v)，长delRow，宽delCol以及能量energy，将所有满足delRow/delCol>0.2并且delRow/delCol<5的星点结构体nodes存入非合作目标候选队列QueueCur，结构体nodes表示为{u,v,energy,ra,dec}，ra和dec分别为位置(u,v)对应的赤经,赤纬；(2)判断能否计算姿态矩阵Cij，如果能够计算则进入步骤(3)，否则返回步骤(1)；(3)星敏感器更新一帧星图，经过星图处理，得到星点，提取每个星点在星敏感器像面的位置(u,v)，长delRow，宽delCol以及能量energy，将所有满足delRow/delCol>0.2并且delRow/delCol<5的星点结构体nodes存入非合作目标候选队列QueueCur；将不满足delRow/delCol>0.2和delRow/delCol<5条件的星点按能量energy大小进行排序，将能量energy排序在阈值之后的星点结构体nodes存入候选队列QueueCur；(4)判断能否计算姿态矩阵Cij，如果能够计算则进入步骤(5)，否则返回步骤(1)；(5)候选队列QueueCur中的任一星点在惯性坐标系下的矢量Vsi与星敏感器星表中的恒星矢量Vi进行比对，当满足二者的夹角小于设定阈值时，将该星点结构体nodes剔除候选队列QueueCur；(6)星敏感器每更新一帧星图，针对候选队列QueueCur中的每一个非合作目标在像面坐标位置(u,v)开窗并提取非合作目标，更新候选队列QueueCur；如果候选队列QueueCur所含候选非合作的个数nodeNum＝0，则返回步骤(3)；否则判断识别成功帧计数frameNum是否小于设定阈值，如果小于，则星敏感器连续更新s+1帧星图后，进行一次帧间比对，将帧间距大于设定阈值的星点结构体nodes从第s+1帧候选队列QueueCur中剔除，将剔除后候选队列QueueCur累积存入队列RecogQueue，并将识别成功帧计数frameNum值加1，直至识别成功帧计数frameNum等于设定阈值时，进入步骤(7)；(7)执行帧间距离综合值确认算法，对队列RecogQueue进行滤波；(8)从目标队列RecogQueue中提取最后一次更新存入的非合作多目标信息队列RecogLast；(9)从非合作多目标信息队列RecogLast中选择非合作目标或者指令指定的非合作目标输出，并计算输出非合作目标的天顶角α和方位角β；根据非合作多目标信息队列RecogLast预报下一次多个非合作目标在星图中的位置，以这些位置为中心设置窗口；(10)星敏感器更新一帧星图，判断RecogLast中的非合作目标个数是否大于0，如果大于0，在窗口位置提取星点结构体nodes，并更新多目标信息队列RecogLast，返回步骤(9)；否则返回步骤(3)。