在轨实时空间碎片检测和识别算法研究

发布时间：2020-06-06 19:26

【摘要】：自从1957年10月4日前苏联发射了世界上第一颗人造卫星开始,世界各大国对空间资源的利用和争夺就正式展开,早期的空间争夺主要为军事领域服务,但随着空间科学的迅速发展,已经扩展到了民用领域。频繁的空间活动带来了越来越多的太空垃圾,这些太空垃圾严重影响了人造卫星和航天站的安全运行,太空垃圾主要表现为碎片形式,大小为几微米到几米不等,其中大于10厘米的太空垃圾会严重影响航天器的运行甚至损坏航天器。本论文在天基光电探测平台上进行空间碎片探测和识别算法的研究,主要的研究内容有如下几点:1)星图预处理,首先分析了星图中各类噪声的来源以及它们的特性,并针对其中主要噪声的特性,使用中值滤波法对其进行去除。由于当空间碎片以及恒星和人造卫星与探测系统较远时,它们所成的图像仅是许多灰度大小不一的像素点。要获得它们的位置信息就需要在这些像素点中提取一个坐标来代表它们的位置信息,为后续的质心提取和运动目标检测以及天文定位等算法打下基础,本文提出的基于光斑中心的种子填充法可以较好的对星体进行切割。2)运动目标检测,在获得空间碎片与背景恒星的像面坐标后,我们研究的是空间碎片,所以需要计算得出所有的质心哪些是空间碎片哪些是不动的背景恒星。由于外观上没有区别,所以无法通过图像的呈像特性区别它们。本文介绍了引入时间轴,利用空间碎片的运动特性通过前后两帧图像的相对位置进行甄别空间碎片的方法。3)天文定位,经过运动目标检测得到运动目标的像面坐标后,还需要得到其天文坐标系下的位置,本文在传统的三角匹配法基础上进行改进首先识别背景恒星,然后利用背景恒星和空间碎片的相对位置对空间碎片进行天文定位。4)空间碎片识别,即数据关联,将检测出的空间碎片与已编目空间碎片数据库进行匹配,在这里本文使用位置预报法,通过已编目信息库的轨道根数以及星图拍摄的时间进行位置预报,并与该时刻天文定位得到的空间碎片天文坐标进行匹配。
【图文】：

但是噪声的数目不可忽视。逡逑２．２．１恒星目标成像特性逡逑恒星在星图中是一个由光斑中心向周围扩散的点状图像，，通过观察图２．２邋（ａ）逡逑我们可知，恒星点为一个近似符合二维高斯分布的亮斑，亮斑大小从几个像素到逡逑十几个像素不等。在星图中，如图２．２邋（ｂ）所示恒星成像特征与动目标的成像特逡逑征有很强的相似性性，因此严重影响星图目标监测和识别的效果。逡逑Ｈ．．．．．．逡逑ｖ．？？，逦？邋？逦ｘａｔｍ逦，？＞逦？逦？■！？＊＞逡逑（ａ）恒星逦（ｂ）空间目标逡逑图２．２邋（ａ）恒星和（ｂ）空间碎片成像灰度分布图逡逑２．２．２空间碎片成像特性逡逑空间碎片与背景外形相似，无法通过直观的方法来区分其与背景恒星的区逡逑７逡逑

如何获得两帧星图间的相对偏移量，是该方法的第一个问题，本文利用星图逡逑中恒星位置相对不动的特性采用三角配准法进行配准后求取偏移量，三角配准法逡逑的流程图如图３．２所示。逡逑１７逡逑
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41;V528

【参考文献】

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本文编号：2700146