Brug af et enkelt billede til at realisere on-orbit-kalibrering af rumkameralinseforvrængning

I forskellige rumopgaver, såsom rum rendezvous-docking og vedligeholdelse i kredsløb, er måling af den relative stilling og position af ikke-samarbejdsvillige rumfartøjer en nøglekomponent. Det almindeligt anvendte globale positioneringssystem, radardetektionssystemer og laserscannere er dog ikke egnede til visse specielle rumopgaver, da de er store, tunge, komplekse og dyre.

Computersyn har vist god ydeevne for nylig i mange vigtige rummissioner på grund af dets lave omkostninger, lille størrelse, lette masse og acceptable nøjagtighed. Men til rummissioner, der kræver høj nøjagtighed, eller som bruger vidvinkelobjektiver, især linser, der skal modstå barske mekaniske og termiske forhold i rummet i lang tid, er den traditionelle pinhole-model ikke tilstrækkelig.

Et forskerhold ledet af prof. Zhang Gaopeng fra Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics (XIOPM) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS) rapporterede om en on-orbit forvrængning parameter kalibreringsmetode baseret på forsvindingspunkt konsistens. Undersøgelsen blev offentliggjort i Optics and Lasers in Engineering .

Fordi solpaneler almindeligvis anvendes i de fleste rumfartøjer, kan rummiljøet ikke bruge specifikke kalibreringsobjekter, og den tilgængelige geometriske information er begrænset, blev solpaneler brugt til at opnå kalibrering af kredsløbsforvrængningsparameter.

Metoden foreslået i denne undersøgelse omfatter hovedsageligt den nøjagtige estimering af forsvindingspunktets position, etablering af den objektive funktion i henhold til forsvindingspunktets konsistensbegrænsning og optimering og løsning af forvrængningsparametrene gennem den forbedrede genetiske algoritme (IGA). On-orbit-løsningen af ​​forvrængningsparametrene for rumkameraet blev derefter afsluttet. Kvantitativ analyse blev udført gennem simuleringseksperimenter for at opnå virkningerne af forskellige påvirkningsfaktorer.

Forvrængningskalibreringsmetoden giver bedre ydeevne end Browns metode med hensyn til nøjagtighed. I fysiske eksperimenter kan tydelige korrektionsspor ses fra bunden af ​​satellitmodellen. Eksperimentet viste, at denne metode kan realisere forvrængningskorrektionen af ​​rummålbilledet. Det er fleksibelt og robust til forskellige rumopgaver såsom rendezvous og docking.

Flere oplysninger: Gaopeng Zhang et al., On-orbit kalibrering af rumkameralinseforvrængning ved hjælp af et enkelt billede, Optics and Lasers in Engineering (2024). DOI:10.1016/j.optlaseng.2024.108140

Journaloplysninger: Optik og lasere i teknik

Leveret af Chinese Academy of Sciences