基于相机的空间暗弱慢速目标自主识别与跟踪技术研究.pdf

《基于相机的空间暗弱慢速目标自主识别与跟踪技术研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于相机的空间暗弱慢速目标自主识别与跟踪技术研究贾蒙杨2015年6月1中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540基于相机的空间暗弱慢速目标自主识别与跟踪技术研究作者姓名贾蒙杨学院名称宇航学院指导教师翟光答辩委员会主席申请学位工学硕士学科专业航天工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月2AcquisitionandTrackingofWeakandSlowlyMovingTargetBasedonCameraCandidateName：MengyangJiaSchoolorDepartment:AerospaceEngineeringFacultyMe

2、ntor:Prof.GuangZhaiChair,ThesisCommittee：Prof.DegreeApplied:MasterofengineeringMajor：AerospaceEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June，20154北京理工大学硕士学位论文研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大

3、学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：5北京理工大学硕士学位论文摘要随着人类航天活动的日趋频繁，空间碎片问题受到越来越多的关注。空间碎片严重威胁严重威胁正常航天器的运行安全，因此，建立空间碎片主动监测和预警系统，对保证航天器的安全运行具有重要意义。然而，由于地面观测站受到观测距离、大气层衰减、地面站位置等因素的限制，无法对高轨空间碎片实施精确、实时的监测。而发展天基光学监测平台，则是解决这一问题的有效途径。精确的空间目标识别与跟踪技术是天基空间碎片预警

4、的基础，同时该技术也适用于空间交汇对接、空间激光通信等航天任务，是当前航天高技术领域内的研究热点。空间目标识别与跟踪技术涉及先进传感器、高性能计算机软硬件设计、微机械、微电子等多项关键技术，具有跨学科、跨领域的特点。其中系统的核心是捕获跟踪软件，而软件的核心是捕获跟踪算法。这种算法是捕获跟踪系统工程中的核心技术之一，也是我国尚未突破且亟待攻关的技术之一。本文的主要目的是基于空间星相机图像的数据处理与分析，开发一种空间暗弱目标自主捕获、跟踪及控制算法。首先，针对导航星库和星图匹配算法的优化设计问题，提出了以特征向量投影法为核心的优化算法，降低了导航星库的数据量，提高了星

5、图匹配的速度和可靠性。针对星空背景中的暗弱慢速点目标识别捕获问题，本文提出了综合帧叠加法与星图反匹配法优点的联合算法，提高了目标识别率。为了验证所提出方法的有效性，本文首先根据标准星表建立了全天恒星背景，以此作为暗弱慢速目标可见光成像过程的星空背景，完成了星相机图像的仿真，最后本文使用仿真图象对改进的空间慢弱目标识别跟踪算法进行了仿真验证，验证了其性能和可靠性。课题的研究结果说明，本文设计的算法具有可实现性高、资源占用少、识别匹配和目标捕获速度更快、受各种噪声和假目标影响较小等优点。并且由于算法原理的通用性，基于本算法开发的捕获跟踪软件可以适用于不同轨道的空间慢弱目标

6、监测任务，因此具有较强的通用性。关键词：空间碎片预警；目标识别跟踪；星图匹配；图像处理。6北京理工大学硕士学位论文AbstractSpacedebrisisaseriousthreattothesecurityofspacecraft.Toprotectourspacecraft,wehavetoestablishactivemonitoringandearlywarningsystemforspacedebris.Theaccuracyandreal-timeperformanceoftheexistingground-basedearlywarningsystem

7、ishighlyeffectedbytheatmosphereandtheposition.Tosolvethisproblem,wehavetoputaspace-basedearlywarningsystemonline.Thespace-basedearlywarningsystemisbasedonaccuratetargetrecognitionandtrackingtechnologywhichisalsothekeyofcross-dockingandlasercommunication.Itisahotspotinspacetechn