Определение взаимного положения и ориентации наноспутников по анализу видеоизображений

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.