微型航天探測系統及其目標識別算法的分析

趙光遠

【摘要】我國的經濟社會不斷發展，科學技術水平不斷提升。隨著空間技術的進一步擴展，我國的航天探測系統進一步完善。航天事業直接關系著我國的大國地位，在現代技術的背景下，只有提高航天器的質量，才能促進航天事業的發展。本文將具體探討微型航天探測系統及其目標識別算法的分析，希望能為相關人士提供一些參考。

【關鍵詞】微型航天探測系統；目標識別算法；分析

進入新世紀以來，我國和其他國家的經濟文化交流日益緊密，與發達國家相比，我國的航天事業處在發展階段，仍有較大的提升空間。在航天事業發展中，微型航天器具有關鍵作用，一方面，微型航天器可以完成軍事任務，進行目標偵察和目標識別，另一方面，微型航天器可以延展空間探測范圍，提高空間飛行效率。為了發揮微型航天器的實用價值，對微型航天探測系統及其目標識別算法進行分析勢在必行。

1微型航天探測系統概述

1.1結構組成

和其他航天器相比，微型航天器具有明顯的特殊性，微型航天器的體積比較小，而且航天任務相關集中。在微型航天器中有多個功能組成部分，每個組成部分承擔的功能都不同，具體來說，微型航天器可以被分為監測模塊、計算模塊、導航模塊、跟進模塊、通信模塊五個部分。

就監測模塊來說，微型航天器的監測模塊可以對目標進行動態監測，并把監測結果上傳到決策系統中，方便決策人員對目標進行識別。通過計算機系統的識別，可以獲取目標的方位、尺寸、大小等等。就計算模塊來說，微型航天器的計算模塊可以對目標的地理信息、通訊信息等進行計算，并把計算結果發送給不同的職能部門。就導航模塊來說，微型航天器的導航模塊可以進行自動導航，判斷航天器的前進方向，計算與目的地相距的距離等。就跟進模塊來看，微型航天器的跟進模塊可以對目標物進行主動跟進，直到獲取目標物的關鍵信息。就通信模塊來看，微型航天器的通信模塊可以和地面分析系統進行通信，執行地面分析系統所下達的任務，上傳具體的航天信息等。

1.2目標獲取

在微型航天器的探測過程中，需要對目標進行分析，獲取目標位置，把握目標的各個參數等。當目標物和探測器的相對距離比較長，目標物在探測器中的分辨率比較低，只能呈現出小的中心點。當目標物和探測器的相對距離比較短，目標物在探測器中的分辨率有所提升，可以獲取一個像素，確定圖像的行心。為了提高圖像獲取的精確性，可以采用3D虛擬技術建立模型的方法，形成圖像模型，并在模型中建立坐標系，對目標物的坐標進行確定，計算目標物在模型坐標系中所占的面積，然后根據模型和實際空間結構的比例，對目標物的尺寸進行判定。在目標物行心獲取完畢之后，應該對目標物位置進行放大，計算目標物的仰視角和方位角等等，為地面系統提供更多的目標物信息。

1.3探測仿真

微型航天器在進行探測的過程中，僅僅會獲得目標物的角度、尺寸、方位，如果想要計算目標物的精確坐標，需要采用兩個或兩個以上的微型航天器，并劃定探測器的空間探測區域等等。在應用多個微型航天器進行探測時，應該形成不同的探測直線，讓目標物集中到探測器的直線焦點上，根據探測器的空間坐標關系確定目標物的空間位置。為了提高計算的精確性，可以引入矛盾方程組，矛盾方程組隨著探測器數量的增加而增加，最終可以通過最小二乘法求得最終的目標物坐標解。

2微型航天探測系統的目標識別算法

2.1多幀識別算法

首先，在進行微型航天探測系統的目標識別時，可以應用多幀識別算法。多幀識別算法是把獲取的圖像分成不同幀，并汲取每一幀的目標物信息，對信息進行整合，最終得到目標物完整信息的一種計算方法。在應用多幀識別算法的過程中，需要對圖像進行配準，不同傳感器獲得的圖像也存在較大差異，因此應該將不同微型航天器所獲取的圖像進行集合，通過調整圖像的對比度、灰度，對圖像進行旋轉等，使獲取的圖像最貼近真實信息。一般來說，微型航天器探測的目標物處在不斷的變化之中，目標物背景也在發生相應變化，因此在多幀識別算法中的每一幀，都能得到不同的圖像數據流。在進行圖像配準的過程中，可以依據目標物和背景的相關系數，計算圖像塊的平均值。

2.2單幀識別算法

在進行微型航天探測系統的目標識別時，可以應用單幀識別算法。單幀識別算法是把對獲取圖像中的某一幀進行分析，判斷目標物的參數信息和屬性特征。在應用單幀識別算法的過程中，可以改進物體的連通域，把不同幀的目標物作為連通標記，然后判斷某一幀圖像中的目標物行心。在圖像處理的過程中，技術人員可以對圖像進行二值化處理，把彩色圖像轉換為黑白圖像，并進行圖像分割，把目標物和背景進行劃分。在進行圖像分割時，可以發現目標物相對較大，背景中的星星相對較小，因此可以把星星抽象成白色像素。為了簡化計算流程，應該把相關的圖像信息進行組合，形成像素之間的連通，在形成系統的像素團塊之后，可以對目標物進行標記，獲取目標物的方位。

結論

綜上所述，我國的經濟社會不斷發展，科學技術水平不斷提升。隨著空間技術的不斷擴展，微型航天器的應用范圍越來越廣泛。微型航天器不僅能在軍事領域發揮效用，還能在非軍事領域突出其實用價值。為了繼續優化微型航天器的性能，技術人員必須把握微型航天探測系統的組成結構，掌握微型航天器目標物探測的單幀識別算法和多幀識別算法。

參考文獻

[1]孫曉群. 基于DSP和雙目相機的激光光斑識別系統的設計與實現[D].北京工業大學，2013.