一种基于交会测量相机的数据融合方法
一种基于交会测量相机的数据融合方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于交会测量相机的数据融合方法，交会测量相机输出的数据发生跳变且维持一段时间，导致相对导航结果偏离真值、缓慢增大。对相对位置的控制结果影响很大。为了解决这个问题，增加了一种对测量数据的融合方法，对于同一个位置，有4个或3个数据，测量信息是有冗余的，利用测量冗余信息对数据的一致性进行比对，剔除发生跳变的数据,保证测量信息的正确性。该方法简单易于实现、计算量小、便于工程应用。
【专利说明】一种基于交会测量相机的数据融合方法
【技术领域】
[0001]本发明属于空间交会对接测量敏感器的数据处理【技术领域】，具体地，涉及一种基于交会测量相机的数据融合方法。
【背景技术】
[0002]空间交会对接过程中，在近距离时，相对测量敏感器一般为交会测量相机。交会测量相机对合作目标器进行成像，对图像进行处理，提出光点，经过解算，得到相对位置信息。
[0003]由于空间环境比较复杂,合作标志器会受到太阳光和周围杂散光的影响。相机受到外界的影响的时候，会将合作目标识别错误，导致输出数据在光轴方向可能发生较大的跳变(如从Im跳到3m)，且维持一段时间。此时，原有的算法无法将该数据剔除，导致相对导航结果偏离真值、缓慢增大。对相对位置的控制结果影响很大，在关键点时会影响抓捕任务的成败。
[0004]从在轨飞行数据看，由于杂散光的影响，交会测量相机的测量数据会发生跳变，从而影响了相对导航数据的跳变，影响了相对位置的控制精度。
[0005]交会测量相机输出的数据发生跳变且维持一段时间，导致相对导航结果偏离真值、缓慢增大。对相对位置的控制结果影响很大。为此，本领域技术人员急需解决的技术问题是提供一种方法，以便剔除交会测量相机测量的数据中发生跳变的数据，保留正确的数据，从而保证相对位置控制的稳定性。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种基于交会测量相机的数据融合方法，其利用交会测量相机冗余信息剔除不合理的数据，以解决近距离上相机产生伪光点时数据跳变的问题，从而保证测量信息的正确性，该方法主要应用在利用交会测量作为测量设备时的数据处理中。
[0007]本发明解决上述技术问题采用的技术方案包括:
[0008]一种基于交会测量相机的数据融合方法，包括以下步骤:
[0009]S1、利用交会测量相机获取测量数据，交会测量相机获取的数据的数量为N个；
[0010]S2、对步骤SI中获取的数据进行两两求差值，得到差值数据；同时，设置标志Flag=O ；
[0011]S3、查找步骤S2的差值数据中绝对值小于0.6的差值数据，如果查找到一个绝对值小于0.6的差值数据dXij，记录该差值数据对应的第i个和第j个数据的序号i和j，并使标志Flag = 1，其中，i和j为小于N的整数，且i不等于j，如未查找到绝对值小于0.6的差值数据，则继续进行后面的步骤；
[0012]S4、判断交会测量相机获取的数据的数量N，如果N = 4，则继续查找绝对值小于
0.6的差值数据，如果找到绝对值小于0.6的又一个差值数据dXmn，则记录该差值数据对应的第m个和第η个数据的序号m和η,并使标志Flag = 2，其中，m和η为小于N的整数，m不等于1、且m不等于j，n不等于1、且η不等于j，并且m不等于η;如果未找到绝对值小于
0.6的差值数据，则继续进行后面的步骤；
[0013]如果N = 3，则直接进行步骤S5 ；
[0014]S5、判断标志Flag的值，如果标志Flag = 0，则交会测量相机获取的数据都可用；
[0015]如果标志Flag = 1，根据记录的序号i和j判断第i个数据与第k个数据的差值数据dXik的绝对值是否大于0.6，其中，k为小于N的整数，且k不等于i也不等于j，如果dxik的绝对值大于0.6，则第k个数据不可用，如果dXik的绝对值小于等于0.6，则第i个、第j个、以及第k个数据都可用；
[0016]如果标志Flag = 2,根据记录的序号1、j、m和η判断下列公式中y的绝对值是否大于0.6，如果y的绝对值大于0.6，则4个数据都不可用；如果y的绝对值小于等于0.6，则4个数据都可用:
[0017]y = (Xpos[i]+Xpos[j])/2-(Xpos[m]+Xpos [η])/2。
[0018]上式中，Xpos [i]、Xpos [j]、Xpos [m]、Xpos [η]分别表示交会测量相机所获得的4个数据中的第i个、第j个、第m个、第η个数据。
[0019]与现有技术相比，根据本发明的基于交会测量相机的数据融合方法具有有益的技术效果:
[0020](I)在根据本发明的方法中，由于利用冗余测量信息剔除了不合理数据，保证在相机出现伪光点产生错误数据时，能够提出错误数据，避免了把错误数据引入相对位置控制，以至造成控制偏差过大。
[0021](2)根据本发明的基于交会测量相机的数据融合方法，算法简单、计算量小、便于工程应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为根据本发明的基于交会测量相机的数据融合方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的方法做进一步详细的描述。
[0024]由于相机产生伪光点，导致测量数据跳变，如果不对测量数据跳变进行处理，则会影响相对位置控制结果，导致两个航天器会发生碰撞的可能性。处理测量数据跳变的有效方法就是对数据进行踢野，交会测量相机在同一时刻可以获得4个数据或3个数据，测量信息是有冗余的，利用测量冗余信息对数据的一致性进行比对，剔除发生跳变的数据，保证测量信息的正确性。该方法简单易用、计算量小、便于工程应用。
[0025]S1、交会测量相机在同一时刻可以获得4个数据Xpos[4] ,num = 4 ;或获得3个数据 Xpos[3], num = 3 ；
[0026]S2、对这些数据两两求差,得到差值dx [num] [num]；
[0027]令标志Flag = O ；
[0028]S3、从差值数据中寻找一个绝对值(dXij) (i不等于j)〈0.6的数据，并记下dXiJ的下标对应的第i个数据和第j个数据的序号i和j，i和j取值小于num,同时,使标志Flag=I ;如未查找到，则继续进行后面的步骤[0029]S4、判断交会测量相机获得的数据的数量num的值，如果num = 4，再找出一个绝对值(dxmn)〈0.6(m不等于1、j,且η不等于1、j，且m不等于η)的数据，并记下(Ixmn的下标对应的第m个数据和第η个数据的序号m和m, m和η取值小于num,同时,使标志Flag = 2 ；如果未找到，则继续进行后面的步骤；如果交会测量相机获得的数据的数量num = 3，则转入下一步；
[0030]S5、判断 Flag 的值:
[0031]如果Flag = 0，则数据都可用；
[0032]如果Flag = I,根据记录的序号i和j判断绝对值(dxik)是否大于0.6 (k = O~num-Ι且k不等于i, j)，如果是，则数据Xpos [k]不可用；如果否，则数据Xpos [k],Xpos [i]，Xpos[j]都可用；
[0033]如果Flag = 2,根据记录的序号 1、j、m、n 判断绝对值((Xpos [i] +Xpos [j]) /2-(Xpos [m]+Xpos [n] )/2)是否大于0.6，如果是，则这4个数据都不可用；如果否，则这4个数据
都可用。
[0034]如图1所示，根据本发明一个优选实施例的基于交会测量相机的数据融合方法具体包括以下步骤:
[0035](I)根据交会测量相机测量得到4个数据Xpos [num] ,num = 4 ;根据交会测量相机测量得到3个数据Xpos [num], num = 3
[0036](2)根据⑴的结果，对Xpos [num]数据两两求差，得到差值
[0037]dx [num] [num]，
[0038]For (i = 0 ;i〈num_l ；i++)
[0039]For (j = 0 ;j〈num_l ； j++)
[0040]dx[i] [j] = Xpos [i]-Xpos [j]；
[0041](3)令标志 Flag = 0 ；
[0042](4)从差值数据中寻找一个绝对值(dXij)(i不等于j)〈0.6的数据，并记下数据dXij下标对应的第i个数据和第j个数据对应的序号i和j，令标志Flag = I ；
[0043]
【权利要求】
1.一种基于交会测量相机的数据融合方法，其特征在于，包括以下步骤: S1、利用交会测量相机获取测量数据，交会测量相机获取的数据的数量为N个； S2、对步骤SI中获取的数据进行两两求差值，得到差值数据；同时，设置标志Flag=O ； S3、查找步骤S2的差值数据中绝对值小于0.6的差值数据，如果查找到一个绝对值小于0.6的差值数据dxu，记录该差值数据对应的第i个和第j个数据的序号i和j，并使标志Flag = 1，其中，i和j为小于N的整数，且i不等于j，如未查找到绝对值小于0.6的差值数据，则继续进行后面的步骤； S4、判断交会测量相机获取的数据的数量N，如果N= 4，则继续查找绝对值小于0.6的差值数据，如果找到绝对值小于0.6的又一个差值数据dxmn，则记录该差值数据对应的第m个和第η个数据的序号m和η,并使标志Flag = 2，其中，m和η为小于N的整数不等于1、且m不等于j,n不等于1、且η不等于j,并且m不等于η ;如果未找到绝对值小于0.6的差值数据，则继续进行后面的步骤； 如果N = 3，则直接进行步骤S5 ； S5、判断标志Flag的值，如果标志Flag= O，则交会测量相机获取的数据都可用； 如果标志Flag = 1，根据记录的序号i和j判断第i个数据与第k个数据的差值数据dxik的绝对值是否大于0.6,其中，k为小于N的整数,且k不等于i也不等于j,如果dxik的绝对值大于0.6，则第k个数据不可用，如果dXik的绝对值小于等于0.6，则第i个、第j个、以及第k个数据都可用； 如果标志Flag = 2，根据记录的序号1、j、m和η判断下列公式中y的绝对值是否大于0.6，如果y的绝对值大于0.6，则4个数据都不可用；如果y的绝对值小于等于0.6，则4个数据都可用:
y = (Xpos[i]+Xpos[j])/2-(Xpos[m]+Xpos[η])/2 ； 上式中，Xpos [i]、Xpos [j]、Xpos [m]、Xpos [n]分别表示交会测量相机所获得的4个数据中的第i个、第j个、第m个、第η个数据。
【文档编号】G06F19/00GK103955612SQ201410175507
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】谌颖, 王颖, 杨彬, 韩冬, 汤文澜, 张怡, 刘涛 申请人:北京控制工程研究所
【专利摘要】本发明公开了一种基于交会测量相机的数据融合方法，交会测量相机输出的数据发生跳变且维持一段时间，导致相对导航结果偏离真值、缓慢增大。对相对位置的控制结果影响很大。为了解决这个问题，增加了一种对测量数据的融合方法，对于同一个位置，有4个或3个数据，测量信息是有冗余的，利用测量冗余信息对数据的一致性进行比对，剔除发生跳变的数据,保证测量信息的正确性。该方法简单易于实现、计算量小、便于工程应用。
【专利说明】一种基于交会测量相机的数据融合方法
【技术领域】
[0001]本发明属于空间交会对接测量敏感器的数据处理【技术领域】，具体地，涉及一种基于交会测量相机的数据融合方法。
【背景技术】
[0002]空间交会对接过程中，在近距离时，相对测量敏感器一般为交会测量相机。交会测量相机对合作目标器进行成像，对图像进行处理，提出光点，经过解算，得到相对位置信息。
[0003]由于空间环境比较复杂,合作标志器会受到太阳光和周围杂散光的影响。相机受到外界的影响的时候，会将合作目标识别错误，导致输出数据在光轴方向可能发生较大的跳变(如从Im跳到3m)，且维持一段时间。此时，原有的算法无法将该数据剔除，导致相对导航结果偏离真值、缓慢增大。对相对位置的控制结果影响很大，在关键点时会影响抓捕任务的成败。
[0004]从在轨飞行数据看，由于杂散光的影响，交会测量相机的测量数据会发生跳变，从而影响了相对导航数据的跳变，影响了相对位置的控制精度。
[0005]交会测量相机输出的数据发生跳变且维持一段时间，导致相对导航结果偏离真值、缓慢增大。对相对位置的控制结果影响很大。为此，本领域技术人员急需解决的技术问题是提供一种方法，以便剔除交会测量相机测量的数据中发生跳变的数据，保留正确的数据，从而保证相对位置控制的稳定性。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种基于交会测量相机的数据融合方法，其利用交会测量相机冗余信息剔除不合理的数据，以解决近距离上相机产生伪光点时数据跳变的问题，从而保证测量信息的正确性，该方法主要应用在利用交会测量作为测量设备时的数据处理中。
[0007]本发明解决上述技术问题采用的技术方案包括:
[0008]一种基于交会测量相机的数据融合方法，包括以下步骤:
[0009]S1、利用交会测量相机获取测量数据，交会测量相机获取的数据的数量为N个；
[0010]S2、对步骤SI中获取的数据进行两两求差值，得到差值数据；同时，设置标志Flag=O ；
[0011]S3、查找步骤S2的差值数据中绝对值小于0.6的差值数据，如果查找到一个绝对值小于0.6的差值数据dXij，记录该差值数据对应的第i个和第j个数据的序号i和j，并使标志Flag = 1，其中，i和j为小于N的整数，且i不等于j，如未查找到绝对值小于0.6的差值数据，则继续进行后面的步骤；
[0012]S4、判断交会测量相机获取的数据的数量N，如果N = 4，则继续查找绝对值小于
0.6的差值数据，如果找到绝对值小于0.6的又一个差值数据dXmn，则记录该差值数据对应的第m个和第η个数据的序号m和η,并使标志Flag = 2，其中，m和η为小于N的整数，m不等于1、且m不等于j，n不等于1、且η不等于j，并且m不等于η;如果未找到绝对值小于
0.6的差值数据，则继续进行后面的步骤；
[0013]如果N = 3，则直接进行步骤S5 ；
[0014]S5、判断标志Flag的值，如果标志Flag = 0，则交会测量相机获取的数据都可用；
[0015]如果标志Flag = 1，根据记录的序号i和j判断第i个数据与第k个数据的差值数据dXik的绝对值是否大于0.6，其中，k为小于N的整数，且k不等于i也不等于j，如果dxik的绝对值大于0.6，则第k个数据不可用，如果dXik的绝对值小于等于0.6，则第i个、第j个、以及第k个数据都可用；
[0016]如果标志Flag = 2,根据记录的序号1、j、m和η判断下列公式中y的绝对值是否大于0.6，如果y的绝对值大于0.6，则4个数据都不可用；如果y的绝对值小于等于0.6，则4个数据都可用:
[0017]y = (Xpos[i]+Xpos[j])/2-(Xpos[m]+Xpos [η])/2。
[0018]上式中，Xpos [i]、Xpos [j]、Xpos [m]、Xpos [η]分别表示交会测量相机所获得的4个数据中的第i个、第j个、第m个、第η个数据。
[0019]与现有技术相比，根据本发明的基于交会测量相机的数据融合方法具有有益的技术效果:
[0020](I)在根据本发明的方法中，由于利用冗余测量信息剔除了不合理数据，保证在相机出现伪光点产生错误数据时，能够提出错误数据，避免了把错误数据引入相对位置控制，以至造成控制偏差过大。
[0021](2)根据本发明的基于交会测量相机的数据融合方法，算法简单、计算量小、便于工程应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为根据本发明的基于交会测量相机的数据融合方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的方法做进一步详细的描述。
[0024]由于相机产生伪光点，导致测量数据跳变，如果不对测量数据跳变进行处理，则会影响相对位置控制结果，导致两个航天器会发生碰撞的可能性。处理测量数据跳变的有效方法就是对数据进行踢野，交会测量相机在同一时刻可以获得4个数据或3个数据，测量信息是有冗余的，利用测量冗余信息对数据的一致性进行比对，剔除发生跳变的数据，保证测量信息的正确性。该方法简单易用、计算量小、便于工程应用。
[0025]S1、交会测量相机在同一时刻可以获得4个数据Xpos[4] ,num = 4 ;或获得3个数据 Xpos[3], num = 3 ；
[0026]S2、对这些数据两两求差,得到差值dx [num] [num]；
[0027]令标志Flag = O ；
[0028]S3、从差值数据中寻找一个绝对值(dXij) (i不等于j)〈0.6的数据，并记下dXiJ的下标对应的第i个数据和第j个数据的序号i和j，i和j取值小于num,同时,使标志Flag=I ;如未查找到，则继续进行后面的步骤[0029]S4、判断交会测量相机获得的数据的数量num的值，如果num = 4，再找出一个绝对值(dxmn)〈0.6(m不等于1、j,且η不等于1、j，且m不等于η)的数据，并记下(Ixmn的下标对应的第m个数据和第η个数据的序号m和m, m和η取值小于num,同时,使标志Flag = 2 ；如果未找到，则继续进行后面的步骤；如果交会测量相机获得的数据的数量num = 3，则转入下一步；
[0030]S5、判断 Flag 的值:
[0031]如果Flag = 0，则数据都可用；
[0032]如果Flag = I,根据记录的序号i和j判断绝对值(dxik)是否大于0.6 (k = O~num-Ι且k不等于i, j)，如果是，则数据Xpos [k]不可用；如果否，则数据Xpos [k],Xpos [i]，Xpos[j]都可用；
[0033]如果Flag = 2,根据记录的序号 1、j、m、n 判断绝对值((Xpos [i] +Xpos [j]) /2-(Xpos [m]+Xpos [n] )/2)是否大于0.6，如果是，则这4个数据都不可用；如果否，则这4个数据
都可用。
[0034]如图1所示，根据本发明一个优选实施例的基于交会测量相机的数据融合方法具体包括以下步骤:
[0035](I)根据交会测量相机测量得到4个数据Xpos [num] ,num = 4 ;根据交会测量相机测量得到3个数据Xpos [num], num = 3
[0036](2)根据⑴的结果，对Xpos [num]数据两两求差，得到差值
[0037]dx [num] [num]，
[0038]For (i = 0 ;i〈num_l ；i++)
[0039]For (j = 0 ;j〈num_l ； j++)
[0040]dx[i] [j] = Xpos [i]-Xpos [j]；
[0041](3)令标志 Flag = 0 ；
[0042](4)从差值数据中寻找一个绝对值(dXij)(i不等于j)〈0.6的数据，并记下数据dXij下标对应的第i个数据和第j个数据对应的序号i和j，令标志Flag = I ；
[0043]
【权利要求】
1.一种基于交会测量相机的数据融合方法，其特征在于，包括以下步骤: S1、利用交会测量相机获取测量数据，交会测量相机获取的数据的数量为N个； S2、对步骤SI中获取的数据进行两两求差值，得到差值数据；同时，设置标志Flag=O ； S3、查找步骤S2的差值数据中绝对值小于0.6的差值数据，如果查找到一个绝对值小于0.6的差值数据dxu，记录该差值数据对应的第i个和第j个数据的序号i和j，并使标志Flag = 1，其中，i和j为小于N的整数，且i不等于j，如未查找到绝对值小于0.6的差值数据，则继续进行后面的步骤； S4、判断交会测量相机获取的数据的数量N，如果N= 4，则继续查找绝对值小于0.6的差值数据，如果找到绝对值小于0.6的又一个差值数据dxmn，则记录该差值数据对应的第m个和第η个数据的序号m和η,并使标志Flag = 2，其中，m和η为小于N的整数不等于1、且m不等于j,n不等于1、且η不等于j,并且m不等于η ;如果未找到绝对值小于0.6的差值数据，则继续进行后面的步骤； 如果N = 3，则直接进行步骤S5 ； S5、判断标志Flag的值，如果标志Flag= O，则交会测量相机获取的数据都可用； 如果标志Flag = 1，根据记录的序号i和j判断第i个数据与第k个数据的差值数据dxik的绝对值是否大于0.6,其中，k为小于N的整数,且k不等于i也不等于j,如果dxik的绝对值大于0.6，则第k个数据不可用，如果dXik的绝对值小于等于0.6，则第i个、第j个、以及第k个数据都可用； 如果标志Flag = 2，根据记录的序号1、j、m和η判断下列公式中y的绝对值是否大于0.6，如果y的绝对值大于0.6，则4个数据都不可用；如果y的绝对值小于等于0.6，则4个数据都可用:
y = (Xpos[i]+Xpos[j])/2-(Xpos[m]+Xpos[η])/2 ； 上式中，Xpos [i]、Xpos [j]、Xpos [m]、Xpos [n]分别表示交会测量相机所获得的4个数据中的第i个、第j个、第m个、第η个数据。
【文档编号】G06F19/00GK103955612SQ201410175507
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】谌颖, 王颖, 杨彬, 韩冬, 汤文澜, 张怡, 刘涛 申请人:北京控制工程研究所
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