Высокоточная полетная калибровка по незаданным маркерам

Abstract

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.