Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 7. С. 58-66
Особенности проблемы распознавания образов применительно к задачам относительной навигации при стыковке космических аппаратов
В.А. Гришин
1, 2 , Б.С. Жуков
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
2 Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана, Москва, Россия
Одобрена к печати: 17.11.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-7-58-66
Относительная навигация при стыковке космических аппаратов осуществляется в условиях космоса, что приводит к целому ряду особенностей, которые необходимо учитывать при выборе методов обработки изображений, а также методов распознавания. В космосе отсутствует атмосфера, которая осуществляет подсветку объектов за счёт рассеянного излучения. Поэтому типичной ситуацией становится наличие очень глубоких теней на изображении космического аппарата, которые создаются элементами конструкции этого же аппарата. Динамического диапазона реальных камер может оказаться недостаточно для формирования изображений в тенях. Часть поверхности космического аппарата покрыта экранно-вакуумной теплоизоляцией, которая может давать яркие блики на изображении. Также яркие блики могут возникать от поверхности солнечных батарей и параболических антенн. Космический аппарат может наблюдаться как на фоне чёрного неба, так и на фоне Земли. В первом случае контраст по сравнению с фоном очень велик, а во втором случае может быть относительно мал. Соответственно, для выделения космического аппарата на фоне неба и Земли должны использоваться разные алгоритмы. Произвольный ракурс наблюдения пассивного аппарата при некооперируемой стыковке порождает необходимость использования двухэтапной процедуры распознавания. На первом этапе производится грубое определение ракурса и расстояния. На втором — точное определение относительного положения и ориентации пассивного аппарата. Грубое определение ракурса и расстояния может осуществляться по инвариантным моментам бинаризированных изображений либо по их силуэтам. Структурно-лингвистические методы могут использоваться как для грубого определения ракурса и расстояния, так и для точного определения относительных линейных и угловых координат пассивного аппарата.
Ключевые слова: кооперируемая и некооперируемая стыковка космических аппаратов, распознавание образов, измерение относительных координат
Полный текстСписок литературы:
- Pirat C., Ankersen F., Walker R., Gass V. Vision Based Navigation for Autonomous Cooperative Docking of CubeSats // Acta Astronautica. 2018. V. 146. P. 418–434.
- Satellite Servicing. Solutions for Commercial Space and Other Applications / National Aeronautics and Space Administration. 2018. 8 p. URL: https://nexis.gsfc.nasa.gov/documents/SSPD_Pamphlet4_FINAL.pdf (accessed 21.10.2020).
- Telaar J., Ahrns I., Estable S., Rackl W., De Stefano M., Lampariello R., Santos N., Serra P., Canetri M., Ankersen F., Gil-Fernandez J. GNC Architecture for the e.Deorbit Mission // Proc. 7th European Conf. Aeronautics and Space Sciences (EUCASS 2017). Milan, Italy. 2017. 15 p. DOI: 10.13009/EUCASS2017-317.
- Toshev A., Makadia A. Daniilidis K. Shape-Based Object Recognition in Videos Using 3D Synthetic Object Models // Proc. 2009 IEEE Conf. Computer Vision and Pattern Recognition. Miami, FL. 2009. P. 288–295.
- Underwood C., Pellegrino S., Lappas V., Bridges C., Baker J. Using CubeSat/Micro-Satellite Technology to Demonstrate the Autonomous Assembly of a Reconfigurable Space Telescope (AAReST) // Acta Astronautica. 2015. V. 114. P. 112–122.