一種深空探測器與小行星交會成像的相對構(gòu)像方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種深空探測器與小行星交會成像的相對構(gòu)像方法，通過計算深空探測器與小行星近距離快速交會時運動規(guī)律、相互引力和測控約束，建立兩體之間的空間近似無旋轉(zhuǎn)且勻速直線相對運動關(guān)系；將相對運動模型與CCD相機中心投影規(guī)律相結(jié)合，建立符合無調(diào)姿、無軌控飛掠交會探測特點的序列圖象相對構(gòu)像關(guān)系；本發(fā)明將已知的探測器和被測小行星的軌道、姿態(tài)等物理特性與多視成象幾何相結(jié)合，完整揭示了交會探測過程的構(gòu)像關(guān)系；簡化了特征投影關(guān)系，減少了投影關(guān)系解算的誤差耦合影響。
【專利說明】一種深空探測器與小行星交會成像的相對構(gòu)像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航天器導(dǎo)航、控制與圖像信息處理領(lǐng)域，是一種涉及深空探測器與小行星交匯并進行CCD序列光學(xué)成像時構(gòu)像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著深空探測技術(shù)的發(fā)展，小行星探測已經(jīng)成為21世紀深空探測的重要內(nèi)容之一。小行星探測不僅有助于揭開太陽系和生命的起源、演化之謎，而且可促進地球防護、空間科學(xué)和空間技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，能為更遠的深空探測關(guān)鍵技術(shù)提供驗證。
[0003]深空探測器飛掠小行星光學(xué)探測過程中，兩體運動規(guī)律、測控條件和相機成像模式都會對序列光學(xué)成像結(jié)果造成重要影響，必須針對具體條件進行構(gòu)像關(guān)系建模。光學(xué)成像觀測系統(tǒng)可以描述為搭載在探測器平臺上的光學(xué)載荷對深空場景中的運動目標(小行星)成像觀測的復(fù)雜系統(tǒng)，合理的光學(xué)構(gòu)像關(guān)系模型是進一步進行光學(xué)導(dǎo)航和物理特性分析等各項科學(xué)工程研究的基礎(chǔ)。對于采用光學(xué)CCD成像的深空探測器，中心投影構(gòu)象關(guān)系式表達了物點與像點之間簡單的投影映射關(guān)系，但由于中心投影成像關(guān)系下，成像系統(tǒng)內(nèi)、外方位元素耦合在非線性模型中，同時探測器長時間的飛行為光學(xué)相機引入了深空環(huán)境下不易消除的畸變，這些都使得投影關(guān)系的形式非常復(fù)雜?；贑CD序列圖象的光學(xué)構(gòu)像關(guān)系模型是一種描述成像投影關(guān)系的有效方法，在合理的假設(shè)下，甚至可以簡化成像投影關(guān)系，這對進一步的相對導(dǎo)航和科學(xué)分 析非常有利。受到中國深空探測水平的制約，國內(nèi)前期尚未針對這個問題展開研究，而由于探測模式和成像方式的區(qū)別，國外公開文獻中也未見到關(guān)于深空探測器飛掠小行星時CXD序列圖象構(gòu)像關(guān)系建模的相關(guān)技術(shù)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種深空探測器與小行星交會成像的相對構(gòu)像方法。
[0005]本發(fā)明包括如下步驟:
[0006]I)針對深空探測器在無姿態(tài)調(diào)整、無軌道維持的自由飛行狀態(tài)下與小行星的近距離交會模式，通過以下六步建立深空探測器與小行星之間的空間相對運動關(guān)系:
[0007]( I)在質(zhì)心天球參考系下，基于深空探測器的軌道根數(shù)和小行星的軌道根數(shù)，按照以下公式分別計算交會成像期間深空探測器和小行星各自的加速度，以及深空探測器和小行星之間的相對加速度；所述加速度和相對加速度均由質(zhì)心天球參考系中太陽引力產(chǎn)生；
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【權(quán)利要求】
1.一種深空探測器與小行星交會成像的相對構(gòu)像方法，其特征在于包括如下步驟: I)針對深空探測器在無姿態(tài)調(diào)整、無軌道維持的自由飛行狀態(tài)下與小行星的近距離交會模式，通過以下六步建立深空探測器與小行星之間的空間相對運動關(guān)系: (1)在質(zhì)心天球參考系下，基于深空探測器的軌道根數(shù)和小行星的軌道根數(shù)，按照以下公式分別計算交會成像期間深空探測器和小行星各自的加速度，以及深空探測器和小行星之間的相對加速度；所述加速度和相對加速度均由質(zhì)心天球參考系中太陽引力產(chǎn)生；
【文檔編號】G06F19/00GK103514367SQ201310418881
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】卜彥龍, 唐歌實, 曹建峰, 胡松杰, 楊成, 王保豐, 劉傳凱, 許柏, 師明, 黨瑞鵬 申請人:北京航天飛行控制中心