Определение взаимного положения и ориентации наноспутников по анализу видеоизображений

С. П. Симаков, Е. В. Устюгов

Аннотация


В статье рассмотрено использование видеоизображений для определения ориентации и положения второго наноспутника (НС) относительно первого по серии фотокадров, сделанных первым НС. В качестве измерительных средств на первом НС используются коммерческие оптические камеры. Для решения поставленной задачи разработан подход, включающий в себя: алгоритм обработки изображений, генетический алгоритм дифференциальной эволюции и модель движения относительно центра масс. При этом учитываются требования к аппаратуре НС, которая накладывает ограничения по вычислительным ресурсам бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) и по качеству изображения, получаемого с оптической камеры. Разработанный подход более экономичный, чем известные методы определения относительного положения и ориентации. Верификация подхода проводилась на модельной задаче разделения двух НС, рассматриваемого на коротком интервале времени. Выявлена зависимость координат центра масс второго НС от текущей ориентации и пиксельных координат ориентира на фотокадре. Приведены графики погрешности определения ориентации и положения центра масс второго НС относительно первого. Подход показывает приемлемую точность на интервалах до 10 секунд для рассматриваемой задачи. При этом точность значительно падает с увеличением расстояния до второго НС.


Ключ. слова


Наноспутник; видеонавигация; генетический алгоритм; алгоритм обработки изображений; модель движения; относительные параметры движения

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. PRISMA (Prototype Research Instruments and Space Mission technology Advancement).
https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/p/prisma-prototype.

2. Karlsson T., Larsson R., Jackobsson B., Bodin P., Larsson B. Prisma irides: Performance at the end of the drift phase and planned rendezvous experiments // GNC 2014: 9th International ESA Conference on Guidance, Navigation & Control Systems, 2014.

3. Иванов Д.С., Карпенко С.О., Овчинников М.Ю. Определение относительного движения спутников при их разделении по результатам обработки видеоизображения. М.: ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 2012. 24 с.

4. Попов В.И. Системы ориентации и стабилизации космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1986. 184 с.

5. Басараб М.А., Волосюк В.К., Горячкин О.В., Зеленский А.А. Цифровая обработка сигналов и изображений в радиофизических приложениях. М.: Физматлит, 2007. 544 с.

6. Storn R., Price K. Differential Evolution – A Simple and Efficient Heuristic for Global Optimization over Continuous Spaces // Journal of Global Optimization. 1997. V. 11, Iss. 4. P. 341-359.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2412-7329-2016-15-1-122-131

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533