微型航天探测系统及其目标识别算法的分析

赵光远

【摘要】我国的经济社会不断发展，科学技术水平不断提升。随着空间技术的进一步扩展，我国的航天探测系统进一步完善。航天事业直接关系着我国的大国地位，在现代技术的背景下，只有提高航天器的质量，才能促进航天事业的发展。本文将具体探讨微型航天探测系统及其目标识别算法的分析，希望能为相关人士提供一些参考。

【关键词】微型航天探测系统；目标识别算法；分析

进入新世纪以来，我国和其他国家的经济文化交流日益紧密，与发达国家相比，我国的航天事业处在发展阶段，仍有较大的提升空间。在航天事业发展中，微型航天器具有关键作用，一方面，微型航天器可以完成军事任务，进行目标侦察和目标识别，另一方面，微型航天器可以延展空间探测范围，提高空间飞行效率。为了发挥微型航天器的实用价值，对微型航天探测系统及其目标识别算法进行分析势在必行。

1微型航天探测系统概述

1.1结构组成

和其他航天器相比，微型航天器具有明显的特殊性，微型航天器的体积比较小，而且航天任务相关集中。在微型航天器中有多个功能组成部分，每个组成部分承担的功能都不同，具体来说，微型航天器可以被分为监测模块、计算模块、导航模塊、跟进模块、通信模块五个部分。

就监测模块来说，微型航天器的监测模块可以对目标进行动态监测，并把监测结果上传到决策系统中，方便决策人员对目标进行识别。通过计算机系统的识别，可以获取目标的方位、尺寸、大小等等。就计算模块来说，微型航天器的计算模块可以对目标的地理信息、通讯信息等进行计算，并把计算结果发送给不同的职能部门。就导航模块来说，微型航天器的导航模块可以进行自动导航，判断航天器的前进方向，计算与目的地相距的距离等。就跟进模块来看，微型航天器的跟进模块可以对目标物进行主动跟进，直到获取目标物的关键信息。就通信模块来看，微型航天器的通信模块可以和地面分析系统进行通信，执行地面分析系统所下达的任务，上传具体的航天信息等。

1.2目标获取

在微型航天器的探测过程中，需要对目标进行分析，获取目标位置，把握目标的各个参数等。当目标物和探测器的相对距离比较长，目标物在探测器中的分辨率比较低，只能呈现出小的中心点。当目标物和探测器的相对距离比较短，目标物在探测器中的分辨率有所提升，可以获取一个像素，确定图像的行心。为了提高图像获取的精确性，可以采用3D虚拟技术建立模型的方法，形成图像模型，并在模型中建立坐标系，对目标物的坐标进行确定，计算目标物在模型坐标系中所占的面积，然后根据模型和实际空间结构的比例，对目标物的尺寸进行判定。在目标物行心获取完毕之后，应该对目标物位置进行放大，计算目标物的仰视角和方位角等等，为地面系统提供更多的目标物信息。

1.3探测仿真

微型航天器在进行探测的过程中，仅仅会获得目标物的角度、尺寸、方位，如果想要计算目标物的精确坐标，需要采用两个或两个以上的微型航天器，并划定探测器的空间探测区域等等。在应用多个微型航天器进行探测时，应该形成不同的探测直线，让目标物集中到探测器的直线焦点上，根据探测器的空间坐标关系确定目标物的空间位置。为了提高计算的精确性，可以引入矛盾方程组，矛盾方程组随着探测器数量的增加而增加，最终可以通过最小二乘法求得最终的目标物坐标解。

2微型航天探测系统的目标识别算法

2.1多帧识别算法

首先，在进行微型航天探测系统的目标识别时，可以应用多帧识别算法。多帧识别算法是把获取的图像分成不同帧，并汲取每一帧的目标物信息，对信息进行整合，最终得到目标物完整信息的一种计算方法。在应用多帧识别算法的过程中，需要对图像进行配准，不同传感器获得的图像也存在较大差异，因此应该将不同微型航天器所获取的图像进行集合，通过调整图像的对比度、灰度，对图像进行旋转等，使获取的图像最贴近真实信息。一般来说，微型航天器探测的目标物处在不断的变化之中，目标物背景也在发生相应变化，因此在多帧识别算法中的每一帧，都能得到不同的图像数据流。在进行图像配准的过程中，可以依据目标物和背景的相关系数，计算图像块的平均值。

2.2单帧识别算法

在进行微型航天探测系统的目标识别时，可以应用单帧识别算法。单帧识别算法是把对获取图像中的某一帧进行分析，判断目标物的参数信息和属性特征。在应用单帧识别算法的过程中，可以改进物体的连通域，把不同帧的目标物作为连通标记，然后判断某一帧图像中的目标物行心。在图像处理的过程中，技术人员可以对图像进行二值化处理，把彩色图像转换为黑白图像，并进行图像分割，把目标物和背景进行划分。在进行图像分割时，可以发现目标物相对较大，背景中的星星相对较小，因此可以把星星抽象成白色像素。为了简化计算流程，应该把相关的图像信息进行组合，形成像素之间的连通，在形成系统的像素团块之后，可以对目标物进行标记，获取目标物的方位。

结论

综上所述，我国的经济社会不断发展，科学技术水平不断提升。随着空间技术的不断扩展，微型航天器的应用范围越来越广泛。微型航天器不仅能在军事领域发挥效用，还能在非军事领域突出其实用价值。为了继续优化微型航天器的性能，技术人员必须把握微型航天探测系统的组成结构，掌握微型航天器目标物探测的单帧识别算法和多帧识别算法。

参考文献

[1]孙晓群. 基于DSP和双目相机的激光光斑识别系统的设计与实现[D].北京工业大学，2013.