图像检测在航天器太阳帆板遮挡分析中的应用

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1、第33卷第7期计算机仿真2016年7月文章编号：1006—9348(2016)07—0116一05图像检测在航天器太阳帆板遮挡分析中的应用邵益凯，丁丕满，薛孝补，曹琼(上海卫星工程研究所，上海200240)摘要：航天器太阳帆板遮挡分析是电源系统设计的基础。传统分析方法通常将航天器本体简化为规则外形或划分成三角网格后计算太阳帆板的遮挡面积，具有适用范围小或计算精度未能估算的缺点，无法精确计算外形复杂的航天器本体对太阳帆板的遮挡面积。为解决上述问题，提出一种将图像检测应用于航天器太阳帆板遮挡分析的方法。首先对太阳帆板贴片面与航天器其余部分设置

2、不同颜色，再将航天器本体沿太阳平行光方向投影至太阳帆板平面得到遮挡图，通过颜色特性比对检测遮挡图的太阳帆板区域，最终通过统计太阳帆板区域的像素数量获得太阳帆板的未遮挡面积。并给出误差估算方法。仿真结果表明，图像检测方法可分析外形复杂的航天器本体对太阳帆板的遮挡面积变化情况。关键词：图像检测；遮挡；太阳帆板；航天器中图分类号：V411．8；TP391．9文献标识码：BImageDetectionApplicationinAnalysisfortheShadowofSpacecraftSolarPanelSHAOYi-kai，DINGPi-m

3、an，XUEXiao-bu，CAOQiong(ShanghaiInstituteofSatelliteEngineenng，Shanghai200240，China)ABSTRACT：Analysisfortheshadowofspacecraftsolarpanelisthefoundationofthepowersupplysystemdesign．Inthepaper，amethodwhichappliesimagedetectiontotheanalysisforshadowofspacecraftsolarpanelwaspre

4、sen-ted．Firstly，thesideofsolarpanelwhichWaSpaStedwithsolarcellsandtherestofthespacecraftweresetdifferentcolors．Secondly，thespacecraftbodyWaSprojectedontothesolarpanelalongthedirectionofparallelsunlightandtheshadowimageswereacquired．Thirdly，thesolarpanelregioninshadowimage

5、WaSdetectedbycomparingcolorcharacteristics．Finally，theunshadedareaonthesolarpanelWaScalculatedbycountingthenumberofpixelsinsolarpanelregion．AndtheerrorestimationmethodWaSgiven．Simulationresultshowsthatthemethodcananalysisthechangeofshadedareaonthesolarpanelthatshadedbycom

6、plexshapedspacecraftbody．KEYWORDS：Imagedetection；Shadow；Solarpanel；Spacecraft1引言太阳帆板是目前大部分航天器的在轨能源供应部件，若其光照受遮挡，则太阳帆板的输出功率将受到很大的影响⋯。因此，航天器设计时必需分析太阳帆板的光照情况，尽量避免太阳帆板光照受遮挡，如无法避免，则应计算具体的遮挡面积并分析其变化情况，为航天器的电源系统设计提供参考依据。针对航天器太阳帆板的太阳光照遮挡问题，通常采用传统几何学分析方法来解决。一种思路是将航天器本体简化为规则外形后分析太阳帆

7、板的遮挡情况，如黄海兵等提出一种快速分析组合体太阳帆板遮挡情况的方法HJ，但该方法将航天器本体视为圆柱结构，适用范围小；黄岸毅等提出一种收稿日期：2015—09—18修回13期：2015—10—11—116一对不同姿态和太阳帆板转动状态下的太阳帆板遮挡情况分析方法HJ，但该方法假设航天器本体为轴对称旋转体，并要求太阳帆板转轴与航天器本体对称轴垂直，同样地适用范围小；李文等提出一种遮挡区域实时视景仿真的算法HJ，但该方法将航天器本体视为圆柱和圆台等标准化体素的组合，适用范围仍然小。传统几何学分析方法的另一种思路是将航天器本体划分为一系列三角

8、网格，如李安寿等提出了一种使用改进的投射阴影法和最小矩形法来精确生成太阳帆板阴影图形的方法∞J，但该方法引入了两方面误差，首先在模型边缘点的投影计算时，边缘处三角网格中只要有一个点被包围盒包住