一种基于OPTICS聚类的仅测角导航目标检测算法

王 宁,汪 玲*,徐 根,杜荣华,张 翔

1.南京航空航天大学,南京 211106 2.南京理工大学,南京 210094

0 引 言

随着空间活动商业化的快速发展，对低成本高可靠性的导航技术有了更广泛的需求.由于卫星对地通信条件的限制，在导航过程中应尽可能减少地面工作站的远程控制，要求在导航过程中具有较高的自主性.在众多的自主导航技术中，仅测角自主导航方法具有设备简单、复杂度低，功耗低的优点，适用于成本较低的微纳卫星，满足商业化的要求.

在中远距离下，由于无法获得目标的姿态信息，需要配合距离及目标视线角[1]或仅使用目标视线角[2]完成导航.而在自主导航抵近过程中当前主要使用光电传感器来获取目标视线角信息.由于空间中光照环境复杂，目标信息少，稳健的空间目标检测算法成为了仅测角导航的关键[3].

针对仅测角导航中的空间目标检测算法，国外已经在展开了深入研究并率先完成了相关在轨实验[4-5].2012年德国航空航天中心主持了ARGON (advanced rendezvous demonstration using GPS and optical navigation)在轨实验使用由丹麦技术大学研制的视觉模块，实现了30～3 km范围内的抵近.ARGON实验在目标检测算法上，首先利用飞行器姿态信息及星表对提取出的点进行识别，将其分为恒星点及非星目标点.对两帧中的恒星点及非星目标利用灰度信息定义了任意两个点之间的相似因子，并使用Kuhn-Munkres匹配算法将两帧中的非星目标或恒星的对应的点匹配在一起.最后分别计算出匹配在一起的点在两帧图像之间……