[发明专利]基于双目视觉测量的太阳帆展开结构动特性在轨辨识方法

摘要

本发明公开了一种基于双目视觉测量的太阳帆展开结构动特性在轨辨识方法，用于解决现有太阳帆展开结构动特性在轨辨识方法单次测量视场小、难以实现的技术问题。技术方案是采用两个相机作为视觉传感器，应用图像处理、数字图像相关和亚像素定位等方法从图像中直接提取结构振动位移信息，进而通过工作模态分析技术实时获取结构的动态特性，实现结构动特性的在轨辨识，具有良好的辨识精度。相机固定在与太阳帆航天器结构固连的相机支架上，通过对相机镜头的位置、方向进行微调可以实现对整个帆面的结构的全场监测，易于实现。

主权项

1.一种基于双目视觉测量的太阳帆展开结构动特性在轨辨识方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、在太阳帆航天器主体结构(1)上布置两个视觉测量相机(3)，在太阳帆航天器展开结构(2)的位移待测点上布置标志物(4)；步骤二、在太阳帆航天器展开结构(2)处于展开状态的情况下，经过调整相机支架，确定两个视觉测量相机(3)的位置和方向；视觉测量相机(3)进行在轨标定后，采集太阳帆航天器展开结构(2)上所关心的标志物(4)的图像序列，将采集到的图像信息传递给计算机处理；采用下式实现世界坐标系到像素坐标系的转换；Ow(Xw,Yw,Zw)、Oc(Xc,Yc,Zc)、O1(x,y)和O0(u,v)分别代表世界坐标系、相机坐标系、图像坐标系和像素坐标系；坐标系之间的转换关系为：其中，A为相机内参数矩阵，[R|T]为相机外参数矩阵，R为旋转矩阵，T为平移矩阵，zc是标定参数；步骤三、计算机的图像处理模块首先将视觉测量相机(3)拍摄的结构振动视频转化为灰度图像序列，然后计算机的数字图像相关模块识别出图像序列中第一张图像中的标志物(4)，确定标志物(4)的质心位置，并以标志物(4)质心的振幅大小为依据对图像进行分割，构建数字图像相关的子区，进而在后续图像中利用数字图像相关法、亚像素定位法求取各个标志物以像素为单位的振动位移，最终通过相机标定将像素位移转换为实际位移，获得太阳帆航天器展开结构(2)上各个位移待测点的振动位移数据；步骤四、计算机的子空间识别模块，利用随机子空间法，通过对太阳帆航天器展开结构(2)上位移待测点响应数据的处理，识别在轨运行的太阳帆航天器展开结构(2)的固有频率、阻尼比结构动特性，实现太阳帆航天器展开结构(2)的动特性在轨辨识。