(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 202210593745.8 (22)申请日 2022.05.27 (71)申请人 北京空间飞行器总体设计 部 地址 100094 北京市海淀区友谊路104 号 (72)发明人 顾征　杨孟飞　徐宝碧　陈丽平　 郑燕红　胡永富　王彤　李铁映　 李烔卉　陈磊　 (74)专利代理 机构 中国航天科技专利中心 11009 专利代理师 张欢 (51)Int.Cl. H04N 7/18(2006.01) G06T 7/80(2017.01) G06T 17/00(2006.01) G01B 11/24(2006.01)G01C 11/00(2006.01) (54)发明名称 一种可多点重构的航天器可视传感网络及 其配置使用方法 (57)摘要 一种可多点重构的航天器可视传感网络， 包 括： 若干微型无线相机、 中央处理单元、 图像解码 与重建模块和视觉测量模块； 若干微型无线相机 分布在航天器上， 构成可视传感网络； 微型无线 相机获取可视化遥测目标的图像信息； 中央处理 单元接收航天器的指令对所有微型无线相机进 行指令控制， 对 所有成像敏感器的图像信息进行 收集、 存储， 并将收集的图像信息发送给航天器， 由航天器下传至地面； 图像解码与重建模块接收 航天器下传的图像， 完成接收图像的解码与重 建， 并将数据输出给视觉测量模块； 视觉测量模 块布置在地面， 进行可视化遥测目标的三维面形 重建或位姿测量。 本发明克服了现有可视化遥测 系统的缺点， 可用于航天器全覆盖、 高精度的可 视化遥测。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115209095 A 2022.10.18 CN 115209095 A 1.一种可多点重构的航天器可视传感网络， 其特征在于， 包括： 若干微型无线相机、 中 央处理单元、 图像解码与重建模块和视 觉测量模块； 所述若干微型无线相机分布在航天器上， 构成可视传感网络， 实现对航天器所有可视 化遥测目标的覆盖； 微型 无线相机作为成像敏感器， 获取 可视化遥测目标的图像信息； 所述中央处理单元安装在航天器上， 接收航天器的指令对所有微型无线相机进行指令 控制， 对所有微型无线相机的图像信息进行收集、 存储， 并将收集的图像信息发送给航天 器， 由航天器下传至地 面； 所述图像解码与重建模块布置在地面， 接收航天器下传的图像， 完成接收图像的解码 与重建， 并将数据输出 给视觉测量模块； 所述视觉测量模块布置在地面， 根据 所述图像解码与重建模块发送的图像和所标定的 相机内外参数进行 可视化遥测目标的三维面形重建或位姿测量。 2.根据权利要求1所述的一种可多点重构的航天器可视传感网络， 其特征在于， 所述微 型无线相机通过体装太阳能电池片和锂电池完成自充电、 自供电， 通过WIFI方式与中央处 理单元进行通信， 实现指令控制和图像数据传输， 与中央处理单元通信的通信速率为 150Mbps， 视场角为60 ° ×60°， 成像分辨率为1920 ×1080， 动态成像帧频为10fps， 能够对图 像数据进行bicubic下采样和JPEG2000压缩编码， 最高压缩比为1024:1， 单次连续工作时间 为1小时。 3.根据权利要求1所述的一种可多点重构的航天器可视传感网络， 其特征在于， 所述微 型无线相机的布置方式如下： 对于需要三维面形重建的目标， 布置两台或多台微型无线相机， 构成双目或多目视觉 系统； 对于不需要测量三维面形、 只需要进行位姿测量的目标， 布置一台微型无线相机， 构 成 单目视觉系统。 4.根据权利要求1所述的一种可多点重构的航天器可视传感网络， 其特征在于， 所述中 央处理单元包括供配电电路和通讯电路， 对所有微型无线相机的指令控制包括待机模式和 拍摄模式切换， 动/静态拍照模式切换； 中央处理单元与微信无线相机的通信协议为IEEE   802.11n， 供配电 电路完成一 二次电源转换， 提供+3.3V、 +5V、 +12 V二次电源。 5.根据权利要求4所述的一种可多点重构的航天器可视传感网络， 其特征在于， 所述中 央处理单元通过15 53B总线和航天器通信， 通过LVD S总线将收集的图像信息发送给航天器。 6.根据权利要求1所述的一种可多点重构的航天器可视传感网络， 其特征在于， 所述图 像解码与重建模块布置对航天器下传的图像进行解码与重建， 包括： 首先对接收图像进行JPEG2000解码， 然后对图像进行超分辨率重建完成整个解码过 程。 7.根据权利要求1所述的一种可多点重构的航天器可视传感网络， 其特征在于， 所述视 觉测量模块包括相机标定子模块、 坐标转换子模块、 特征点提取子模块、 双目三维测量子模 块和单目位姿测量子模块； 相 机标定子模块标定微型无线相 机的内外参数， 坐标转换子模 块完成相机坐标系、 航 天器坐标系、 机械臂坐标系之间的坐标转换， 特征点提取子模块提取 可视化遥测目标的特征点， 双目三维测 量子模块完成可视化遥测目标 的三维面形重建， 单 目位姿测量子模块完成可视化遥测目标的位姿测量。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115209095 A 28.可多点重构的航天器可视传感网络的配置及使用方法， 其特 征在于， 包括： 根据航天器可视化遥测目标的特点， 配置微型 无线相机， 构成可视传感网络； 根据微型无线相机的视场和可视化遥测目标大小、 运动范围， 确定各微型无线相机的 安装位置， 对航天器所有可视化遥测目标的运动过程进行覆盖； 在航天器上配置中央处 理单元， 将中央处 理单元安装在航天器舱内； 在地面测试时， 使用视觉测量模块的相机标定子模块对所有微型无线相机进行标定， 获得微型 无线相机的内外参数； 在实际飞行过程中， 在遥测目标运动前， 地面发送开机指令和拍照指令给航天器， 航天 器将指令发送到中央处理单元， 由中央处理单元控制打开微型无线相 机， 对目标运动过程 进行图像记录； 在拍摄过程中， 微型无线相机对图像进 行压缩编码， 并将压缩编 码后的图像 通过WIFI网络传输 到中央处 理单元； 中央处理单元将压缩后的图像数据传输给航天器， 由航天器下传至地面的图像解码与 重建模块； 图像解码与重建模块接收图像后， 进行解码， 再进行超分辨率重建， 得到所需图像， 并 传送至视觉测量模块； 视觉测量模块根据所获图像和所标定的相机内外参数进行视觉测量， 对可视化遥测目 标进行三维面形重建或进行位姿测量。 9.根据权利要求8所述的可多点重构的航天器可视传感网络的配置及使用方法， 其特 征在于， 所述根据航天器可视化遥测目标的特点， 配置微型无线相机， 构成可视传感网络， 包括： 对于需要三维面形重建的目标， 布置两台或多台微型无线相机， 构成双目或多目视觉 系统； 对于不需要测量三维面形、 只需要进行位姿测量的目标， 布置一台微型无线相机， 构 成 单目视觉系统。 10.根据权利要求9所述的可多点重构的航天器可视传感网络的配置及使用方法， 其特 征在于， 所述微型无线相机采用2倍bicubic下采样和JPEG2000的方式对图像进行压缩编 码。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115209095 A 3