Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 3. С. 105-113
Мультиразрешение в оптических навигационных системах космических аппаратов
1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 04.05.2022
DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-3-105-113
Работа посвящена анализу возможностей использования мультиразрешения в оптических навигационных системах. Такие системы применяются для информационного обеспечения процессов стыковки космических аппаратов в полностью автоматическом режиме. В статье отмечается определённая аналогия решения задач распознавания в системах технического зрения и в живой природе, в частности в системе зрения человека. Основное внимание уделено использованию режима мультиразрешения при решении задач распознавания космических аппаратов в широком диапазоне дальностей, а также при проведении измерений относительных координат. Мультиразрешение позволяет существенно уменьшить вычислительные затраты на обработку изображений в процессе распознавания, а самое главное — использование режима мультиразрешения позволяет значительно уменьшить количество эталонных изображений, необходимых для решения задач распознавания и измерения относительных координат. Это очень важно, так как подготовка эталонной информации для стыковки с некооперируемой космическими аппаратами, не оснащёнными специальными стыковочными мишенями, представляется весьма трудоёмким процессом. Поскольку мультиразрешение напрямую влияет на точность измерений относительных координат, выполнены численно-аналитические оценки влияния этого фактора на точность измерений. Оценки подтвердили, что ухудшение точности измерений на средних и малых дистанциях вполне допустимо. На больших расстояниях мультиразрешение никоим образом не ухудшает точность измерений.
Ключевые слова: навигация космических аппаратов, системы технического зрения, диапазон рабочих дальностей
Полный текстСписок литературы:
- Шаронов В. В. Наблюдение и видимость. М.: Военное изд-во Министерства Обороны Союза ССР, 1953. 98 c.
- Bay H., Ess A., Tuytelaars T., Gool L. V. Speeded-Up Robust Features (SURF) // Computer Vision and Image Understanding. 2008. V. 110. P. 346–359. DOI: 10.1016/j.cviu.2007.09.014.
- Benningho H., Boge T. A Novel Navigation and Sensor Strategy for Far, Mid and Close Range Rendezvous to a Cooperative Geostationary Target Spacecraft // Proc. AIAA SPACE Conf. and Exposition. Pasadena, CA, USA, 2015. AIAA 2015-4481. DOI: 10.2514/6.2015-4481.
- Blarre L., Perrimon N., Moussu C., Da Cunha P., Strandmoe S. ATV Videometer Qualification // Proc. 55th Intern. Astronautical Congress. Vancouver, Canada, 2004. IAC-04-A.3.07. DOI: 10.2514/6.IAC-04-A.3.07.
- Capella LN/LS: 4M Pixel General Purpose CMOS Image Sensor, Back Illuminated, Low Noise, High Full Well Capacity and Digital Output // www.teledyneimaging.com. 18 Jan. 2021. 2 p. URL: https://www.teledyneimaging.com/download/2130fe5a-ff06-4abf-a74b-a35d135399fc.
- Granade S. R., Roe F. D. Ground Testing the Hydra AR&D Sensor System // Proc. SPIE Defense and Security Symp. Orlando, FL, USA, 2008. V. 6958. Sensors and Systems for Space Applications II. 69580R. DOI: 10.1117/12.777245.
- Grishin V. A. Precision Estimation of Camera Position Measurement Based on Docking Marker Observation // Pattern Recognition and Image Analysis. 2010. V. 20. No. 3. P. 341–348. DOI: 10.1134/S1054661810030107.
- Gruesser O.-J., Gruesser-Cornehls U. Physiology of vision // Fundamentals of Sensory Physiology / ed. Schmidt R. F. N. Y.: Springer-Verlag, 1978.
- Howard R., Johnston A., Bryan T., Book M. Advanced Video Guidance Sensor (AVGS) development testing // Proc. SPIE Defense and Security Simp. Orlando, FL, USA, 2004. V. 5418. 11 p. DOI: 10.1117/12.542475.
- Johnson J. Analysis of image forming systems // Proc. Image Intensifier Symp. U. S. / Army Research and Development Laboratories. Ft. Belvoir, VA, 1958. P. 249–273. URL: https://home.cis.rit.edu/~cnspci/references/johnson1958.pdf.
- Lee J., Carrington C., Spencer S., Bryan T., Howard R., Johnson J. Next Generation Advanced Video Guidance Sensor: Low Risk Rendezvous and Docking Sensor // Proc. AIAA Space Conf. San Diego, CA, USA, 2008. 11 p. DOI: 10.2514/6.2008-7838.
- Lowe D. G. Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints // Intern. J. Computer Vision. 2004. V. 60. P. 91–110. DOI: 10.1023/B:VISI.0000029664.99615.94.
- Mühlbauer Q., Richter L., Kaiser C., Hofmann P. Robotics Space Systems and Subsystems for Advanced Future Programmes // Proc. Intern. Symp. Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space (i SAIRAS). European Space Agency. Turin, Italy, 2012. 8 p. URL: http://robotics.estec.esa.int/i-SAIRAS/isairas2012/Papers/Session%202B/02B_04_muehlbauer.pdf.
- Mühlbauer Q., Rank P., Kaiser C. On-Ground Verification of VIBANASS (Vision Based Navigation Sensor System): Capabilities and Results // 12th Symp. Advanced Space Technologies in Robotics and Automation. ESA/ESTEC. Noordwijk, 2013. 26 p. URL: http://robotics.estec.esa.int/ASTRA/Astra2013/Presentations/Muehlbauer_2811222.pdf.