Определение ориентации платформы стенда полунатурного моделирования динамики относительного движения наноспутника

Предложена методика определения ориентации платформы стенда полунатурного моделирования угловых движений относительно центра масс наноспутника. Разработанная методика основана на применении стереокамеры, состоящей из инфракрасной камеры и цветной камеры видимого спектрального диапазона. Каждая из таких камер предназначена соответственно для формирования инфракрасных и цветных изображений на обработанных снимках. Работа обеих камер базируется на использовании системы активных оптических маркеров, излучающих в инфракрасном и видимом диапазонах. По снимку, сделанному инфракрасной камерой, определяются центры оптических маркеров с помощью преобразования Хафа. Этим же методом на снимке, полученном цветной камерой, путем оценки фундаментальной матрицы, отфильтровываются посторонние артефакты. После того как цвет маркера с цветного изображения определен, этот признак добавляется к полученным координатам маркеров с инфракрасного изображения. После этого формируется тройка векторов в системе координат платформы стенда и определяется ее ориентация в системе координат инфракрасной камеры. Полунатурное моделирование показало погрешность не выше 0,5°.

1. Каширин А. В., Глебанова И. И. Анализ современного состояния рынка наноспутников как подрывной инновации и возможностей его развития в России // Молодой ученый. 2016. № 7(111). С. 855—867.

2. Лабораторный стенд для полунатурной отработки систем ориентации микро- и наноспутников. Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук, 2021 [Электронный ресурс]: <https://keldysh.ru/papers/2008/prep38/prep2008_38.html>. (дата обращения 11.06.2021).

3. Игрицкий В. А., Майорова В. И. Особенности разработки модульных аппаратно-программных комплексов полунатурного моделирования систем управления и навигации малоразмерных космических аппаратов // Наука и Образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2011. № 13.

4. Meitu Ye, Jin Liang, Leigang Li, Boxing Qianc, Maodong Ren, Mingkai Zhang, Wang Lu, Yulong Zong. Full-field motion and deformation measurement of high speed rotation based on temporal phase-locking and 3D-DIC // Optics and Lasers in Engineering. 2021. Vol. 146, N 6. Р. 106697.

5. Jinzhao Y., Tse P. Sparse representation of complex steerable pyramid for machine fault diagnosis by using noncontact video motion to replace conventional accelerometers // Measurement. 2021. N 175365. February 2021. DOI:10.1016/j.measurement.2021.109104.

6. Элементы стенда полунатурного моделирования. „Спутникс“, частная космическая компания. 2021 [Электронный ресурс]: <https://sputnix.ru/ru/oborudovanie/elementi-stenda-polunaturnogo-modelirovaniya>. (дата обращения 28.05.2021)

7. Полунатурный испытательный стенд отработки бортовых систем ориентации и стабилизации наноспутников. Центр наноспутниковых технологий. 2021 [Электронный ресурс]: <https://spacetest.ru/index.php?id=orient>. (дата обращения 28.05.2021).

8. Система независимых измерений. „Спутникс“, частная космическая компания. 2021 [Электронный ресурс]: <https://sputnix.ru/ru/oborudovanie/elementi-stenda-polunaturnogomodelirovaniya/sistema-nezavisimyixizmerenij>. (дата обращения 28.05.2021).

9. Madgwick Sebastian O. H. An efficient orientation filter for inertial and inertial/magnetic sensor arrays. University of Bristol, 2010 [Электронный ресурс]: <https://www.researchgate.net/publication/267197884_An_efficient_orientation_filter_for_inertial_and_inertialmagnetic_sensor_arrays>.

10. Branko K. Calibration of Kinect-type RGB-D Sensors for Robotic Applications // FME Transactions. 2015. Vol. 43, N 1. Р. 47—54. DOI:10.5937/fmet1501047K.

11. Hartley R. I., Zisserman A. Multiple View Geometry in Computer Vision. Cambridge, 2003. https://doi.org/10.1017/CBO9780511811685.

12. Основы стереозрения // Хабр, сообщество IT-специалистов. 2021 [Электронный ресурс]: <https://habr.com/ru/post/130300/>. (дата обращения 31.05.2021).

13. Svalbe I. D. Natural representation for straight fines, the Hough transform on discrete arrays // IEEE Trans. on Pattern Analysis Machine Intelligence. 1989. Vol. II, N 9. рр. 286.

14. CamCal 011 Fundamental Matrix. Data Hackers. 2021 [Электронный ресурс]: <http://datahacker.rs/cameracalibration-essential-matrix-computation>. (дата обращения 31.05.2021).

15. Ribo M. A new Optical Tracking System for Virtual and Augmented Reality Applications // IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference. Budapest, 2001.

16. О цветовых пространствах. Хабр, сообщество IT-специалистов. 2021 [Электронный ресурс]: <https://habr.com/ru/post/181580>. (дата обращения 31.05.2021).

17. Stereo Camera Calibrator App. MathWorks. 2021 [Электронный ресурс]: <https://www.mathworks.com/help/vision/ug/stereo-camera-calibrator-app.html>. (дата обращения 31.05.2021).