基于光流和运动核估计的航天器姿态运动参数估计方法

项目名称： 基于光流和运动核估计的航天器姿态运动参数估计方法

项目编号： No.61503013

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2016

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 宁晓琳

作者单位： 北京航空航天大学

项目金额： 20万元

中文摘要： 高精度的姿态确定是对航天器进行精确控制的前提，本项目拟针对无陀螺条件下的航天器姿态运动参数，包括旋转轴，旋转角速度，旋转角加速度等的确定问题，探索利用星敏感器和星点跟踪、光流法和运动核估计等图像处理技术的航天器运动参数确定方法，一方面可为航天器的运动参数获取提供一个新的途径，另一方面也可作为常规方法的备份和补充。由于不论采用何种测量原理和观测信息，测量误差均不可避免，因此本项目拟采用滤波方法对姿态运动参数进行估计，因此本项目首先需要建立同时满足姿态和姿态误差约束条件的状态模型，在此基础上首先完成基于Markley变量和传统的星点跟踪的航天器姿态运动参数在线估计方法，在此基础上重点探索和研究将光流法用于连续星图的处理，通过获取的光流矢量获得航天器姿态运动参数估计方法和利用长时曝光拖尾星图上留下的运动信息，通过估计运动核（模糊核）获得的航天器姿态运动参数的方法。

中文关键词： 姿态确定理论与方法；星敏感器；光流法；模糊核；航天器

英文摘要： The information of spacecraft attitude, including its attitude and orientation, rotation angle and angular motion parameters, etc. is very important to the success of the mission. It is also the basic for spacecraft attitude and orbit control. The project intends to solve problems of spacecraft attitude determination without gyros, study the method of spacecraft attitude motion parameters determination using optical flow and fuzzy kernel based on images obtained by star sensors. On the one hand these studies can provide a new approach for spacecraft attitude motion parameters obtainment, on the other hand these studies also can be used as a backup and supplement for the conventional methods. The focus of this project is the exploration and research of spacecraft attitude motion parameters determination method using optical flow of sequential star images and fuzzy kernel estimation of trailing star image by long exposure. Furthermore, the theory basic of these two methods are also studied, including the state choosing, the state model creation and filter method considering both attitude and attitude error constraints and the spacecraft attitude motion parameters determination method using Markley variables and star point tracking.

英文关键词： attitude determination;star sensor;optical flow; fuzzy kernel;spacecraft