空间暗弱慢速目标的捕获跟踪控制技术研究

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1、V01．24NO．296航天器工程SPACECRAFTENGINEERING第24卷第2期2015年4月空间暗弱慢速目标的捕获跟踪控制技术研究贾蒙杨(北京空间机电研究所，北京100094)摘要为了实现对空间暗弱慢速目标的自主高精度捕获跟踪，需要设计高精度、高可靠性的捕获跟踪控制算法。文章在现有星敏相机相关技术的基础上分析了捕获跟踪控制算法工作流程，将其划分成相对独立的6大功能模块，并简述了这些功能模块与现有星敏技术的继承性。文章对光学捕获跟踪系统组成进行论述，并阐述了捕获跟踪控制算法各大模块设计的实现方法及研究现状，梳

2、理出了其中的三大关键技术：星图数据库设计、星图匹配算法和目标捕获算法。文章研究光学捕获跟踪系统中相关算法的设计和改进方法，特别是针对其中的关键技术，详细论述了国内外前沿的优化方法，对关键技术的改进方案提出了未来的工作思路。关键词空间暗弱目标；捕获跟踪；星图匹配中图分类号：TN911．73文献标志码：AD01：10．3969／j．issn．16738748．2015．02．016StudyofAcquisitionandTrackingofDimTargetsinDeepSpaceJIAMengyang(BeijingI

3、nstituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijing100094。China)Abstract：Inordertoachieveindependentandhigh—precisionacquisitionandtrackingofdimtar—getsinhighearthorbit，wehavetodevelopcapturingandtrackingcontrolsoftware．Basedontheexistingstar—sensitivecamera，wecanfindt

4、heworkflowoftheATPsystem；thesoftwareforac—quisitionandtrackingcontrolingisdividedinto6functionmodules．Thisarticledescribesthein—heritancebetweenthesesoftwaremodulesandtheexistingtechnology．ThisarticledescribesthecompositionoftheATPsystem，thedesignofdiscussesthes

5、oftwaremodulesandsortsoutthreecriticaltechnologiesofstarpatterndatabasedesign，starpatternmatchingalgorithmandtargetacquisitionalgorithm．Themainpurposeofthisarticleistofindnewideastoimprovetherespon—sibilityofthecapturingandtrackingcontrolsoftware．Therecentstudyo

6、feachsoftwaremoduleisintroducedanddiscussedinthisarticle．Threecriticaltechnologiesofthesoftwarearefound：guidestarcatalogbuilding，starrecognitionalgorithmsandobjectextractiontechnology．Keywords：dimtarget；acquisitionandtracking；starpatternmatching1引言精确的空间远距离交会对接、空

7、间光通信、目标捕获与跟踪技术是空问空间对抗任务的技术基础。航天器对另一航天器的跟踪与瞄准需要具备极高的实时性与控制精度，传统的依赖地面测控站的测量方法存在实时性和机动性不强、易受天气干扰、易受地面站位置限制等缺陷。特别是当被跟踪目标位于高轨道且为非合作目标时，它是一个暗弱目标，具有收稿日期：2015-0313；修回日期：20150320作者简介：贾蒙杨，男，工程师，研究方向为航天器总体设计。Email：kerr1@126．com。第2期贾蒙杨：空问暗弱慢速目标的捕获跟踪控制技术研究距离远、速度慢、亮度低、运动特征和外形

8、特征不明显等特点，难以被现有方法准确捕获和跟踪。研究星空背景下暗弱亮度点目标的捕获跟踪技术，对进一步促进我国发展航天器自主交会对接、空间激光通信、高轨对抗等航天技术，具有非常重要的应用价值。美国、日本和欧洲等航天强国已经将此技术列为航天领域的下一个发展热点，并且经过近20年攻关已经进入了星上试验阶段。1989年欧州航天局(ESA)