一種基于光學成像與模式識別的天線主波束指向探測方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于光學成像與模式識別的天線主波束指向探測方法，包括如下步驟：步驟1：大視場可見光相機對目標成像，捕獲、識別并跟蹤目標；步驟2：大視場可見光相機引導小視場可見光相機對準目標，進行高分辨率成像；步驟3：利用隨機橢圓檢測的方法確定目標天線區域；步驟4：利用空間圓法向量確定的方法確定目標天線的主波束指向。本發明解決了空間目標天線主波束指向探測問題，通過小視場可見光相機對目標天線進行高分辨率探測，利用模式識別技術檢測目標天線區域并確定目標天線主波束指向，從而為導航制導與控制系統提供引導。
【專利說明】[0001] 一種基于光學成像與模式識別的天線主波束指向探測方法
【技術領域】
[0002] 本發明涉及一種天線主波束指向探測方法，尤其是空間非合作目標探測使用的一 種基于光學成像與模式識別的天線主波束指向探測方法。
【背景技術】
[0003] 對目標飛行器接收天線波束指向的探測，對空間攻防系統具有重要意義，只有對 目標飛行器接收天線的波束指向進行探測和定位，才能為導航制導與控制系統提供有效的 引導信息，從而對目標實施特定操作。
[0004] 對空間探測來說，主動探測載荷有微波雷達和激光雷達/成像雷達，被動探測載 荷有紅外相機和可見光相機。相對主動探測手段來說，被動探測手段具有較強的隱蔽性，具 有不易被對方發現的優點。同時，一般來說可見光成像探測載荷的成像分辨率比紅外成像 探測載荷的分辨率要高，因此，可以獲得目標特定部位的詳細信息。
[0005] 空間目標的天線一般為拋物面天線或圓形平板天線，其成像為圓或橢圓特征，可 以利用橢圓基元特征提取方法進行天線的檢測。檢測到目標天線之后，可以利用模式識別 技術確定圓的空間姿態，從而獲得目標天線主波束的指向。
[0006] 對于正饋方式天線，空間圓的法向量即對應天線主波束指向，對于偏饋方式天線， 只要獲知主波束指向與空間圓法向量之間的關系即可獲得目標天線主波束的指向。
[0007] 空間圓成像模型 如圖1所示，令世界坐標系&-AVr的原點位于圓心位置，其Z軸與空間圓所在平面的法向平行。世界坐標系不/力與相機坐標系的變換關系 如下：
【權利要求】
1. 一種基于光學成像與模式識別的天線主波束指向探測方法，其特征在于，該方法包 括如下步驟： 步驟1 :大視場可見光相機對目標成像，捕獲、識別并跟蹤目標； 步驟2 :大視場可見光相機引導小視場可見光相機對準目標，進行高分辨率成像； 步驟3 :利用隨機橢圓檢測的方法確定目標天線區域； 步驟4 :利用空間圓法向量確定的方法確定目標天線的主波束指向。
2. 如權利要求1所述的基于光學成像與模式識別的天線主波束指向探測方法，其特征 在于，所述步驟2中小視場相機對目標進行高分辨率成像、所述步驟4中利用空間圓法向量 確定的方法確定目標天線的主波束指向利用可見光被動成像探測方式和模式識別處理方 法確定空間目標天線的主波束指向。
3. 如權利要求1所述的基于光學成像與模式識別的天線主波束指向探測方法，其特征 在于，所述步驟4的數學模型描述如下：
其中，s為一比例因子； 由上述方程可知，空間圓的投影方程中隱含了空間圓的姿態參數，包括圓心的位置t及空間圓所在平面的法向量r3;給定空間圓的透視投影圖像，矩陣M可通過橢圓擬合得到， 即確定目標天線的主波束指向。
【文檔編號】G01C1/00GK104236518SQ201310221814
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月6日 優先權日:2013年6月6日
【發明者】魏祥泉, 黃建明, 陳鳳, 劉玉, 王盈, 曾占魁 申請人:上海宇航系統工程研究所