交会对接杂散光分析及反杂光干扰措施设计

在空间交会对接过程中,太阳等各种天体以及飞行器上零部件的辐射与反射都会影响CCD的成像,形成大量杂散光干扰。阳光效应是很多其它杂散光干扰的源,如果不采取特殊措施,标志灯的像点可能会全部被阳光效应所淹没。本文通过对阳光效应包括阳光直射、阳光斜射和阳光漫射效应的分析,提出了两项反杂光干扰措施:标志灯的发光器件工作在红外波段;在摄像机光路系统中安装特殊设计的窄带干涉滤光片。实验表明,上述反杂光干扰措施能够有效地滤除阳光、月光、星光、灯光以及其它非标志灯工作波段杂光的干扰。

空间交会对接标志灯发光器件的选择与分析

对主动标志灯与被动标志灯以及LD与LED的主要性能进行了比较,结果表明,主动标志和LED具有功耗低和稳定性强的优点。从LED的作用距离分析和发光强度分析两方面完成了LED用作标志灯发光器件可行性的理论分析。为了验证理论分析的正确性,进行了实验研究。使用中等分辨率摄像机做观测设备,在最低照度0.02lux时,辐射功率为6mW,辐射半顶角为25o的LED作用距离可以远至1.5km。理论分析和实验研究结果均表明,选用LED作为标志灯的发光器件可以降低系统功耗,提高系统的可靠性,对于实际空间交会对接有重要意义。

基于不变特征的标志识别技术研究

标志识别是近距离空间交会对接中的一项重要的关键技术。在空间交会对接过程中,太阳和月球等各种天体以及飞行器上零部件的辐射与反射都会影响CCD的成像,形成大量杂散光干扰。为此,本文首先设计了具有不变特征的标志系统,然后根据标志系统固有的不变特征,详细设计了左右像点匹配、远场像平面不变特征识别、近场像平面预测识别以及像空间模型匹配全等识别等一套完整算法,可以保证彻底消除杂散光的干扰,正确可靠地完成各个标志灯像点的辨识。模拟图像仿真实验和真实图像仿真实验结果验证了算法的正确性和可靠性。

空间交会对接低信噪比标志捕获技术研究

针对近距离空间交会对接低信噪比情况下标志灯像点的识别,提出了一种基于多帧高阶互相关和最大似然比检测的标志捕获技术。首先通过单帧自适应门限检测和两次高阶互相关处理抑制大量随机噪声,然后利用最大似然比检测自适应算法从候选轨迹中剔除大部分虚假轨迹,最后通过特殊设计的后处理操作进一步剔除残留的干扰轨迹,识别出真正的目标轨迹。实验表明,可识别的最低信噪比为0.5。

UCN序列的抑制技术

为了从低信噪比图像序列中检测出亚像元目标、点目标和少像元目标 ,本文提出一种通过单帧自适应门限检测和多帧高阶互相关技术来抑制UCN序列的新方法 .本方法可以大大压缩候选目标轨迹数目和数据处理量 ,且对红外、可见光等不同种类图像序列兼容 .文中给出了各项操作的理论分析 ,实验结果证实了理论分析的正确性和算法的可行性 .对单帧信噪比为 1.5～ 0 .5的图像序列 ,经过单帧自适应门限检测和两次高阶互相关处理后 ,剩余非零点数只有 0 .0 3～ 14.5 9% ,噪声抑制率为 99.97～ 85 .41% .

卫星遥感图像中河流的快速提取方法

利用高分辨率卫星遥感图像中河流的灰度和几何特性,提出了一种从卫星遥感图像中快速提取河流的方法.该方法首先将原图像划分成互不重叠的图像子块,利用图像子块的灰度均值和标准差的统计特征将其二值化,然后对图像子块进行四连通标记,最后利用连通区域的面积和体态比几何特征提取河流目标.对真实高分辨率卫星遥感图像进行的实验验证了该方法的有效性.

发光二极管的作用距离分析

发光二极管具有体积小、质量轻、功耗低、寿命长、可靠性高和响应速度快等优点,可以用作各种标志的发光器件,广泛地应用于指示灯、显示屏、交通管理和生产自动化中。推导出了发光二极管的作用距离公式,并针对常用的观测设备进行了分析。使用最低照度0.02lux和中等分辨率摄像机作为观测设备,辐射功率为6mW、辐射半顶角为25°的发光二极管作用距离可达1.5km。给出了相应的实验结果,验证了理论分析的正确性。

基于最大似然比准则的点目标识别技术

本文介绍一种自适应算法 ,通过候选目标轨迹检测、最大似然比优化算法和后处理等一系列操作 ,从已经抑制CN序列和UCN序列的低信噪比图像序列中自动识别在视场中做匀速直线运动的点目标 .文内给出了各项操作的理论分析和优化算法 ,实验结果证实了理论分析的正确性和自适应算法的可行性 .本算法可识别最低信噪比为0 .5 ,且对红外、可见光等不同种类图像序列兼容 ,优化算法可以大大降低数据处理量 .

图像序列的准三维运动目标自寻的跟踪算法

根据序列图像中的运动目标特征像点必须要满足在像平面里的约束条件,又要满足其空间三维运动规律,导出一套准三维运动模型。进而建立了连续非线性的系统动态模型和离散线性的量测模型,得到一套准三维自动寻的跟踪处理算法,利用二维观测结果就可以实现三维形式的智能跟踪。算法简单,易于实现,而且同样具有三维智能跟踪的优良特点,即抗丢失、抗机动和抗噪扰的鲁棒性能。模拟和真实图像序列的实验结果充分证明了该算法的优良性能。

融合多线索的目标跟踪

提出把目标的表观信息和目标的运动信息融合起来跟踪的一种方法,使用直方图来描述目标的表观信息,用背景配准来检测目标的运动变化,把通过这两种信息分别获得的定位融合起来得到目标定位,然后采用扩展卡尔曼滤波,实现有效的目标跟踪。该方法克服了在目标较小时,使用表观信息跟踪不稳定的缺点。实验结果也证明了在目标被部分遮挡,目标在像平面由小到大过程都能够稳定跟踪。

D3S技术

D3S技术是在系列图像分析基础上发展形成的多学科的边缘前沿技术 ,已经广泛地应用于气象观测、作物识别、医疗诊断、自动化和机器人导航等领域 ,近来又在目标识别、参数测量、寻的跟踪、交会对接和三维视觉等高技术应用领域取得了很多突破性的研究成果 ,并在地质数据分析和侦察等方面显示出重要应用前景。本文分析总结了D3S技术近

发光二极管的作用距离公式和分析

本文推导出发光二极管（LED）的作用距离公式，分析作用距离的影响因素，并针对常用观测设备作进一步的分析。使用最低照度0．02勒克斯和中等分辨率摄像机构成的观测设备，辐射功率为6mW辐射半圆锥角为25度的LED作用距离可以速至1．5km。本文给出的实验结果充分验证了理论分析的正确性。由于LED具有体积小、重量轻、功耗低、寿命长、可靠性高和响应速度快等优点，可以应用于指示灯、显示屏、交通管理、生产自动化和空间交会对接等方面各种标志的发光器件，本文提供和证明的LED的作用距离公式及作用距离范围能大大地促进LED的广泛应用。

地月转移器制导、导航和控制系统的初步方案设想

地月转移器作为载人登月飞行器的重要舱段,执行奔月加速、中途轨道修正和近月制动减速任务。针对地月转移器的任务要求,分析飞行任务对制导、导航和控制(GNC)系统的需求,总结GNC系统的特点,分解GNC系统的任务与功能,提出地月转移器GNC系统的组成和初步方案设想,提出系统中的关键技术,重点对地月转移器弹性振动及液体晃动的抑制策略进行探讨,对交会逼近段和地月转移加速段的控制进行仿真,为地月转移器的GNC方案论证提供部分参考依据。

空间非合作目标超近距离位姿测量技术研究

对一种基于显著特征点的空间非合作目标超近距离位姿测量技术方案进行了研究。给出了方法的流程。介绍了非合作目标捕获与跟踪、特征提取、特征匹配、三维结构重建、相对位置与相对姿态测量等关键技术。仿真结果验证了其可行性。

空间目标可见光散射动态特性测试校验系统

准确可靠的空间目标可见光散射动态特性数据可以为可见光探测敏感器的设计与研制以及目标捕获、识别与跟踪算法的研究提供设计依据,为空间在轨试验流程规划提供参考.介绍了一套可以对空间目标可见光散射动态特性进行模拟与测试校验的系统,解决了在实验室条件下模拟空间目标在不同太阳照射方位角和高低角,不同观测方位角和高低角情况下的可见光散射动态特性问题,可以直接获得被测目标的可见光散射特性数据,并可为空间目标可见光散射特性分析模型校验提供数据支撑.

合作目标超近距离自主影像导航技术研究

空间自主服务技术是未来空间服务发展的新方向,近距离自主相对导航是必须要解决的关键技术之一。在对国内外各种典型方案进行比较分析的基础上,进行了合作目标超近距离自主影像导航敏感器的设计,利用光学成像敏感器和系列图像分析与模式识别技术完成超近距离自主相对导航。同时,对合作目标识别和位置与姿态测量技术展开研究,并给出了算法流程图和相应仿真研究结果。

火星车自主导航与路径规划技术研究

针对火星车工作任务环境,借鉴国外成功研究经验,给出了火星车自主导航敏感器配置,研究可在实际工程中应用的火星车自主导航与路径规划技术,包括DEM图构建与障碍物检测、全局路径规划、基于立体视觉相机的视觉里程计、多传感器融合位姿确定以及局部路径规划技术,并搭建了实验系统,在实验室内进行了仿真验证。相关研究结果可为我国后续开展火星车自主导航系统研究提供一定的基础。

基于激光雷达的航天器相对位姿测量技术

基于激光雷达的航天器相对位姿测量技术已成为故障航天器在轨捕获与维修、空间垃圾清除等空间操控活动开展必不可少的关键技术之一。针对这一技术,阐述了国内外研究现状;然后,描述了相对位姿测量技术原理,并重点介绍了点云配准方法;最后,进行了航天器模拟器的相对位姿测量精度仿真验证。结果表明:基于激光雷达的航天器相对位姿测量技术方法合理可行,测量精度高,可满足近距离操控中相对导航任务需求,对国内后续开展工程应具有较大参考价值。

空间目标在轨红外成像仿真

为了使空间目标红外成像仿真尽量反应实际在轨工作状态,文中综合考虑目标自发辐射、太阳光辐射、地球辐射和地球反照的影响,结合空间目标在轨单点经纬度姿态数据、材料数据、探测器数据等先验信息,提出了一种空间目标在轨红外成像仿真技术。首先,阐述了空间目标红外成像仿真的理论模型。然后,以某简单立方体卫星为例,进行了在轨红外成像建模与仿真。所提出的空间目标红外成像仿真方法对空间目标探测、识别与跟踪算法的研究具有重要意义。

基于目标可见光散射特性的空间目标成像仿真研究

为使空间目标可见光成像仿真尽可能反映实际在轨工作状态,提出了一种基于目标可见光散射特性的空间面目标成像仿真方法。根据具体试验场景实时求解跟踪星观测相机、目标星和太阳三站间的相对位姿关系,在事先建立的覆盖全过程的目标可见光散射特性图像数据库中查询相应图像,由相机成像模型,实现空间目标的高逼真度可见光成像实时在线仿真。可为天基空间目标探测、识别与跟踪算法的研究提供较接近真实场景的仿真图像。