Високоточне польотне калібрування за незаданими маркерами
Полетная геометрическая калибровка (далее — калибровка) здесь трактуется как процедура уточнения параметров взаимной ориентации бортовой съемочной камеры и звездного датчика космического аппарата. Задача калибровки решается по наблюдениям наземных маркеров с орбиты. В этой работе наблюдаемые маркеры...
Збережено в:
| Дата: | 2021 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine
2021
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/158 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Problems of Control and Informatics |
Репозитарії
Problems of Control and Informatics| id |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-158 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Problems of Control and Informatics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-03-14T10:49:45Z |
| collection |
OJS |
| language |
Russian |
| topic |
польотне геометричне калібрування космічний апарат знімальна камера зоряний датчик наземні маркери координатна прив’язка |
| spellingShingle |
польотне геометричне калібрування космічний апарат знімальна камера зоряний датчик наземні маркери координатна прив’язка Tkachenko , Alexander Високоточне польотне калібрування за незаданими маркерами |
| topic_facet |
полетная геометрическая калибровка космический аппарат съемочная камера звездный датчик наземные маркеры, координатная привязка in-flight geometric calibration spacecraft imaging camera star tracker landmarks geo-referencing польотне геометричне калібрування космічний апарат знімальна камера зоряний датчик наземні маркери координатна прив’язка |
| format |
Article |
| author |
Tkachenko , Alexander |
| author_facet |
Tkachenko , Alexander |
| author_sort |
Tkachenko , Alexander |
| title |
Високоточне польотне калібрування за незаданими маркерами |
| title_short |
Високоточне польотне калібрування за незаданими маркерами |
| title_full |
Високоточне польотне калібрування за незаданими маркерами |
| title_fullStr |
Високоточне польотне калібрування за незаданими маркерами |
| title_full_unstemmed |
Високоточне польотне калібрування за незаданими маркерами |
| title_sort |
високоточне польотне калібрування за незаданими маркерами |
| title_alt |
Высокоточная полетная калибровка по незаданным маркерам High-precision in-flight calibration using unknown landmarks |
| description |
Полетная геометрическая калибровка (далее — калибровка) здесь трактуется как процедура уточнения параметров взаимной ориентации бортовой съемочной камеры и звездного датчика космического аппарата. Задача калибровки решается по наблюдениям наземных маркеров с орбиты. В этой работе наблюдаемые маркеры считаются незаданными в том смысле, что их можно распознать на нескольких снимках, их можно ассоциировать с синхронными данными звездного датчика и GPS, но их местонахождение в земной системе координат неизвестно. При использовании неизвестных маркеров сложнее обеспечить высокую точность калибровки, чем при наличии координатно привязанных маркеров. В этой ситуации усовершенствование бортовых приборов и устройств и повышение их точности усиливает желательность согласования достижимой точности алгоритмов калибровки с имеющейся точностью измерений. Это касается как собственной калибровки, так и координатной привязки неизвестных наземных объектов с использованием результатов калибровки. В частности, важно рассмотреть, как точность калибровки зависит от точности конкретных измерений и начальных данных. Основное средство исследований — компьютерное моделирование и анализ его результатов. Актуальность рассматриваемой задачи бесспорна. Без ее решения привлечение высокоточных измерений теряет смысл. Для обработки уравнений измерений при калибровке предлагается комбинированный алгоритм. Он состоит из двух независимых частей. Первая из них разработана автором этой работы и основывается на фотограмметрическом условии колени-арности. Вторая часть разработана Д.В. Лебедев и опирается на фотограмметрическое условие компланарности. Для решения уравнений измерения используется метод оценки состояния с высокими характеристиками сходимости — «размытый» наблюдатель состояния. Результаты вышеупомянутой калибровки вполне пригодны для координатной привязки неизвестных наземных объектов с приемлемой точностью. Компьютерное моделирование продемонстрировало хорошую точность алгоритмов полетной геометрической калибровки и координатной привязки в сочетании с высокоточными характеристиками используемых измерительных средств. Моделирование показало точность калибровки на уровне 5 секунды, а точность координатной привязки — на уровне 10–20 м. Это вполне сравнимо с точностью при наблюдениях координатно привязанных маркеров. |
| publisher |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2021 |
| url |
https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/158 |
| work_keys_str_mv |
AT tkachenkoalexander vysokotočnaâpoletnaâkalibrovkaponezadannymmarkeram AT tkachenkoalexander visokotočnepolʹotnekalíbruvannâzanezadanimimarkerami AT tkachenkoalexander highprecisioninflightcalibrationusingunknownlandmarks |
| first_indexed |
2025-10-30T02:48:43Z |
| last_indexed |
2025-10-30T02:48:43Z |
| _version_ |
1847373357120487424 |
| spelling |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-1582024-03-14T10:49:45Z Высокоточная полетная калибровка по незаданным маркерам Високоточне польотне калібрування за незаданими маркерами High-precision in-flight calibration using unknown landmarks Tkachenko , Alexander полетная геометрическая калибровка , космический аппарат съемочная камера звездный датчик наземные маркеры, координатная привязка in-flight geometric calibration spacecraft imaging camera star tracker landmarks geo-referencing польотне геометричне калібрування космічний апарат знімальна камера зоряний датчик наземні маркери координатна прив’язка Полетная геометрическая калибровка (далее — калибровка) здесь трактуется как процедура уточнения параметров взаимной ориентации бортовой съемочной камеры и звездного датчика космического аппарата. Задача калибровки решается по наблюдениям наземных маркеров с орбиты. В этой работе наблюдаемые маркеры считаются незаданными в том смысле, что их можно распознать на нескольких снимках, их можно ассоциировать с синхронными данными звездного датчика и GPS, но их местонахождение в земной системе координат неизвестно. При использовании неизвестных маркеров сложнее обеспечить высокую точность калибровки, чем при наличии координатно привязанных маркеров. В этой ситуации усовершенствование бортовых приборов и устройств и повышение их точности усиливает желательность согласования достижимой точности алгоритмов калибровки с имеющейся точностью измерений. Это касается как собственной калибровки, так и координатной привязки неизвестных наземных объектов с использованием результатов калибровки. В частности, важно рассмотреть, как точность калибровки зависит от точности конкретных измерений и начальных данных. Основное средство исследований — компьютерное моделирование и анализ его результатов. Актуальность рассматриваемой задачи бесспорна. Без ее решения привлечение высокоточных измерений теряет смысл. Для обработки уравнений измерений при калибровке предлагается комбинированный алгоритм. Он состоит из двух независимых частей. Первая из них разработана автором этой работы и основывается на фотограмметрическом условии колени-арности. Вторая часть разработана Д.В. Лебедев и опирается на фотограмметрическое условие компланарности. Для решения уравнений измерения используется метод оценки состояния с высокими характеристиками сходимости — «размытый» наблюдатель состояния. Результаты вышеупомянутой калибровки вполне пригодны для координатной привязки неизвестных наземных объектов с приемлемой точностью. Компьютерное моделирование продемонстрировало хорошую точность алгоритмов полетной геометрической калибровки и координатной привязки в сочетании с высокоточными характеристиками используемых измерительных средств. Моделирование показало точность калибровки на уровне 5 секунды, а точность координатной привязки — на уровне 10–20 м. Это вполне сравнимо с точностью при наблюдениях координатно привязанных маркеров. Польотне геометричне калібрування (далі — калібрування) тут трактується як процедура уточнення параметрів взаємної орієнтації бортової знімальної камери і зоряного датчика космічного апарата. Задача калібрування розв’язується за спостереженнями наземних маркерів з орбіти. У цій роботі спостережувані маркери вважаються незаданими в тому сенсі, що їх можна розпізнати на кількох знімках, їх можна асоціювати з синхронними даними зоряного датчика і GPS, але їх місцезнаходження в земній системі координат невідоме. При використанні невідомих маркерів складніше забезпечити високу точність калібрування, ніж при наявності координатно прив’язаних маркерів. У цій ситуації удосконалення бортових приладів і пристроїв і підвищення їх точності посилює бажаність узгодження досяжної точності алгоритмів калібрування з наявною точністю вимірювань. Це стосується як власне калібрування, так і координатної прив’язки невідомих наземних об’єктів з використанням результатів калібрування. Зокрема, важливо розглянути, як точність калібрування залежить від точності конкретних вимірювань і початкових даних. Основний засіб досліджень — комп’ютерне моделювання і аналіз його результатів. Актуальність розглядуваної задачі беззаперечна. Без її розв’язання залучення високоточних вимірювань втрачає сенс. Для обробки рівнянь вимірювання при калібруванні пропонується комбінований алгоритм. Він складається з двох незалежних частин. Перша з них розроблена автором цієї роботи і ґрунтується на фотограмметричній умові колінеарності. Друга частина розроблена Д.В. Лебедєвим і спирається на фотограмметричну умову компланарності. Для розв’язання рівнянь вимірювання використовується метод оцінювання стану з високими характеристиками збіжності — «розмитий» спостережник стану. Результати вищезгаданого калібрування цілком придатні для координатної прив’язки невідомих наземних об’єктів з прийнятною точністю. Комп’ютерне моделювання продемонструвало хорошу точність алгоритмів польотного геометричного калібрування і координатної прив’язки у поєднанні з високоточними характеристиками використовуваних вимірювальних засобів. Моделювання показало точність калібрування на рівні 5 с дуги, а точність координатної прив’язки — на рівні 10–20 м. Це цілком порівнюване з точністю при спостереженнях координатно прив’язаних маркерів. An in-flight geometric calibration (further — calibration) is interpreted here as a procedure of making more preceise mutual attitude parameters of the onboard imaging camera and the star tracker. The problem of calibration is solved with using of observations of the landmarks from the orbit. In this work, the landmarks are considered as unknown in the sense that they may be identified on the several snapshots, they may be associated with synchronous data of the star tracker and GPS, but their location in the Earth coordinate frame is unknown. While unknown markers are used, it is more complicated to provide high accuracy of calibration than when geo-referenced markers are observed. In such a situation, improvement of the onboard devices and gauges and increasing of their accuracy strenghtens advisability of agreement of attainable accuracy of calculations while in-flight geometric calibration with accessible measurings accuracy. It concerns properly calibration so as geo-referencing of space snaps using results of calibration. In particular, it is important to consider how accuracy of calibration depends on the accuracy of specific measurings and initial data. Actuality of the considered problem is indisputable. Without its solution, attraction of high-accurate measurings is senseless. A main means of investigation is computer simulanion and analysis of its results. The combined algorithm is proposed for the processing of the calibration measuring equations. It consists of two independent parts. The first one belongs to author of this work and is based on photogrammetric condition of collinearity The second part belongs to D.V. Lebedev and is based on photogrammetric condition of coplanarity. The method of state estimation with high convergence characteristics — fuzzy state observer — is used for resolving of measuring equations. The results of above-mentioned calibration are fully fit for the geo-referencing of the unknown ground objects with acceptable accuracy. Computer simulation had demonsrated good accuracy of the proposed method of the in-flight geometric calibration using unknown landmarks in a combination with high-precise characteristics of used technical means. The simulation had shown the calibration accuracy on the level of 5 arc sec and accuracy of the geo-referencing on the level of 10–20 m. It is fully comparable with accuracy when geo-referenced markers are observated. V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2021-02-14 Article Article application/pdf https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/158 10.34229/1028-0979-2021-4-11 Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; Том 66 № 4 (2021): Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; 117-124 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics; Том 66 № 4 (2021): International Scientific and Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 117-124 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics"; Vol. 66 No. 4 (2021): International Scientific and Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 117-124 2786-6505 2786-6491 10.34229/1028-0979-2021-4 ru https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/158/250 Copyright (c) 2021 Alexander Tkachenko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |