小天体探测接近段光学自主导航研究

发布时间：2021-02-24 07:35

　　作为衡量经济和科技实力的标志,深空探测一直是各大强国致力发展的领域。作为新世纪深空探测的热门方向,小行星和彗星等小天体探测必须加快研究步伐。随着计算机和图像处理技术的进步,小天体探测的光学自主导航逐步成为未来发展的方向。如何处理导航图像并提取出导航信息是光学自主导航的重要一环。本文结合国家863计划项目子课题“暗弱小天体几何特征提取与导航信息计算”,深入研究了小天体探测接近段的光学自主导航,主要研究内容如下:首先,结合小天体探测接近段的导航背景,建立所需的相关坐标系。根据目标小天体和航天探测器的轨道特性,分别建立轨道动力模型。在此基础上,分析各摄动力对动力学模型的影响大小来实现模型简化。同时根据光学自主导航的特性,建立相机观测模型,并对观测信息的提取方式进行归纳总结。其次,根据点光源图像星点的数目,分为多点和单点图像。针对其各自的任务及难点,设计了不同的图像处理方案。在处理多点光源图像时采用均值滤波去噪,同时使用多项式拟合法解决拖尾问题,之后利用三角形匹配算法识别目标天体,并且得出观测信息。在处理单点光源图像时,重点解决暗弱小目标提取问题。使用最大类间方差法提高图像信噪比,之后结合改进... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1日心黄道坐标系

青岛科技大学研究生学位论文13图2-2小天体质心坐标系Figure2-2Smallbodycentroidcoordinatesystem2.2.3B平面坐标系B平面坐标系的原点是目标天体的质心，如图2-3所示。B平面也被称为目标平面，是指过目标天体质心并且垂直于进入渐近线的平面，坐标系中的三轴分别为S轴、T轴、R轴。S轴指向进入渐近线方向，T轴在目标天体公转轨道平面与B平面的交线上，R轴与S轴、T轴构成右手坐标系。由定义可知，B平面坐标系的三轴的指向是固定不变的，因此是一个惯性坐标系。在深空探测接近段任务中，普遍采用B平面坐标系，探测器相对于目标天体的位置可以很容易的表示在B平面上[48]。图2-3B平面坐标系Figure2-3Bplanecoordinatesystem

青岛科技大学研究生学位论文13图2-2小天体质心坐标系Figure2-2Smallbodycentroidcoordinatesystem2.2.3B平面坐标系B平面坐标系的原点是目标天体的质心，如图2-3所示。B平面也被称为目标平面，是指过目标天体质心并且垂直于进入渐近线的平面，坐标系中的三轴分别为S轴、T轴、R轴。S轴指向进入渐近线方向，T轴在目标天体公转轨道平面与B平面的交线上，R轴与S轴、T轴构成右手坐标系。由定义可知，B平面坐标系的三轴的指向是固定不变的，因此是一个惯性坐标系。在深空探测接近段任务中，普遍采用B平面坐标系，探测器相对于目标天体的位置可以很容易的表示在B平面上[48]。图2-3B平面坐标系Figure2-3Bplanecoordinatesystem

【参考文献】：
期刊论文
[1]小行星探测发展综述[J]. 张荣桥,黄江川,赫荣伟,耿言,孟林智.  深空探测学报. 2019(05)
[2]小天体探测任务统计与分析[J]. 王冠,武小琴.  国际太空. 2017(07)
[3]太空战略的“北极星”——深空探测自主导航技术的发展趋势预测[J]. 王新龙.  人民论坛·学术前沿. 2017(05)
[4]基于自适应形态学滤波的红外小目标检测算法[J]. 徐文晴,王敏.  激光与红外. 2017(01)
[5]基于小波变换和改进Top-Hat滤波的红外小目标检测[J]. 张宁,辛云宏.  激光与红外. 2016(11)
[6]中国深空探测现状及持续发展趋势[J]. 孙泽洲,孟林智.  南京航空航天大学学报. 2015(06)
[7]强不规则天体引力场中的动力学研究进展[J]. 姜宇,宝音贺西.  深空探测学报. 2014(04)
[8]基于形态学和信息熵的红外目标检测算法[J]. 王莹莹,张永顺,何苹.  激光与红外. 2012(05)
[9]基于约束规划的小天体接近段鲁棒制导控制方法[J]. 高艾,崔平远,崔祜涛.  系统工程与电子技术. 2012(05)
[10]美国星尘号探测器首次实现彗星采样返回[J]. 羽子.  国际太空. 2011(01)

博士论文
[1]基于图像信息的小天体参数估计及探测器自主导航研究[D]. 邵巍.哈尔滨工业大学 2009
[2]基于光学测量的相对导航方法及在星际着陆中的应用研究[D]. 李爽.哈尔滨工业大学 2007

硕士论文
[1]小行星着陆阶段的视觉导航[D]. 李冠颖.哈尔滨工业大学 2019
[2]非线性滤波技术研究及其在深空探测自主导航中的应用[D]. 张冲.电子科技大学 2019
[3]深空探测导航系统综合性能评估及其软件系统设计与实现[D]. 徐照钱.电子科技大学 2018
[4]基于光学信息的小天体接近段导航与制导方法研究[D]. 雷瑛.北京理工大学 2016
[5]基于漂移扫描的同步卫星实时定轨图像处理方法研究[D]. 柳红岩.苏州科技大学 2016
[6]深空探测任务中小行星导航与建模关键技术研究[D]. 肖婷.哈尔滨工业大学 2016
[7]无线电测量辅助的深空接近段自主光学导航方法[D]. 荆燕.北京理工大学 2016
[8]深空探测器自主光学导航技术研究[D]. 陆瑞琨.南京航空航天大学 2013
[9]彗星探测接近段导航图像仿真与处理技术研究[D]. 于秀伟.哈尔滨工业大学 2008
[10]深空探测器自主光学导航方案及非线性滤波算法研究[D]. 袁健.青岛科技大学 2007



本文编号：3049026