(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210241634.0 (22)申请日 2022.03.11 (71)申请人 中国科学院长春光学精密机 械与物 理研究所 地址 130033 吉林省长 春市经济技 术开发 区东南湖大路38 88号 (72)发明人 张帆　王晓东　刘文光　 (74)专利代理 机构 深圳市科进知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44316 专利代理师 孟洁 (51)Int.Cl. H04N 5/232(2006.01) G06T 7/20(2017.01) (54)发明名称 一种星上运动目标跟踪方法 (57)摘要 本发明涉及一种星上运动目标跟踪 方法， 包 括： 通过星上平台的平台姿态参数计算得到 J2000坐标系和平台坐标系的坐标系变换矩阵； 计算得到从平台坐标系到载荷坐标系的坐标系 变换矩阵； 计算得到运动目标在载荷坐标系中单 位方向矢量； 计算得到运动目标在光学坐标系中 单位方向矢量； 根据计算得到的运动目标在载荷 坐标系中单位方向矢量、 运动目标在光学坐标系 中单位方向矢量， 计算转台角度变换， 以对星上 运动目标进行稳像跟踪。 本发明能够使实现星上 运动目标跟踪成像， 且计算 量低， 易于实现。 权利要求书3页 说明书6页 附图1页 CN 114679541 A 2022.06.28 CN 114679541 A 1.一种星上运动目标跟踪方法， 其特 征在于， 该 方法包括如下步骤： a.通过星上平台的平台姿态参数计算得到J2000坐标系和平台坐标系的坐标系变换矩 阵； b.计算得到从平台坐标系到载荷坐标系的坐标系变换矩阵； c.计算得到运动目标在载荷坐标系中单位方向矢量； d.计算得到运动目标在光学坐标系中单位方向矢量； e.根据计算得到的运动目标在载荷坐标系中单位方向矢量、 运动目标在光学坐标系中 单位方向矢量， 计算 转台角度变换， 以对星上运动目标进行 稳像跟踪。 2.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述方法在步骤a之前还 包括步骤： 星上平台收到下发的星上运动目标跟踪指令 。 3.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述平台姿态参数包括： 船上时、 惯性姿态四 元数、 惯性姿态运动角速度。 4.如权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 所述的步骤a具体包括如下步骤： 步骤S11， 计算ta0时刻从J20 00坐标系到平台坐标系的坐标变换矩阵A(ta0)； 在船上时ta0时刻， 对应平台惯性姿态四元数[q1,q2,q3,q4]， 因此， J2000到ta0时刻平台 坐标系的坐标变换矩阵如下： 步骤S12， 计算时间间隔Δt从J2000坐标系到平台坐标系姿态角增量对应的坐标变换 矩阵B； 在船上时ta0时刻对应的惯性姿态运动角速度矢量[ωx0,ωy0,ωz0]， 设Δt是从起始时 刻至计算采样时刻的时长， 经历Δt后旋转角速度β 如下： 计算旋转方向单位矢量ra： 姿态角增量对应的坐标变换矩阵B求 解步骤如下： ΔB＝β×Δt 步骤S13， 计算得到从ta0到ta0+Δt时刻J20 00坐标系和平台坐标系的坐标变换矩阵M1： M1＝A(ta0)×B。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114679541 A 25.如权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 所述的步骤b具体包括： 通过地面处理获取的定标图像数据得到平台坐标系到载荷坐标系的坐标系变换矩阵 M2， 标定M2的步骤包括： 步骤S21， 载荷坐标系按照俯仰运动、 方位运动后与镜头坐标系平行； 因此将转台置于 零位时认为镜头坐标系与载荷坐标系重合； 将转台置于零位时对已知恒星成像， 查找星表 获取恒星在J2000坐标系下坐标； 通过下传图像得到该恒星在镜头坐标系下坐标， 计算从 J2000到镜头坐标系的坐标变换矩阵Mz； 步骤S22， 根据拍摄图像时的姿态广 播数据， 计算在载荷的曝光时刻， 从J2000坐标系到 平台坐标系的坐标变换矩阵MAt； 步骤S23， 计算M2； M2＝MzMAt。 6.如权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 所述的步骤c包括： 运动目标S在J20 00坐标系下的坐标S2000为： 在载荷坐标系中观察 运动目标， 坐标为P： 由此得出从载荷指向目标的单位方向矢量： 7.如权利要求6所述的方法， 其特 征在于， 所述的步骤d包括： 目标在光学坐标系中位置保持不变， 即目标在光学镜头视场中视场角度(Ax,Ay)不变， 目标在光学坐标系中单位方向矢量 nA不变， nA表示如下： 8.如权利要求7 所述的方法， 其特 征在于， 所述的步骤e包括： 载荷坐标系和镜头坐标系二者之间通过二维转台方位向、 俯仰向依次旋转， 使坐标轴 相互平行； 设转台方位角、 俯仰角为[E,A]， 满足下式： 求解得出：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114679541 A 3