恭喜绍兴文理学院;宝略科技(浙江)有限公司;深圳思谋信息科技有限公司章绍栋获国家专利权
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龙图腾网恭喜绍兴文理学院;宝略科技(浙江)有限公司;深圳思谋信息科技有限公司申请的专利一种基于激光雷达的非合作航天器姿态估计方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119247320B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411789592.X,技术领域涉及:G01S7/48;该发明授权一种基于激光雷达的非合作航天器姿态估计方法及系统是由章绍栋;李虎雄;李睿宇;汪远;吴敦;费佳宁;余冬华;李琪设计研发完成,并于2024-12-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于激光雷达的非合作航天器姿态估计方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于激光雷达的非合作航天器姿态估计方法及系统,通过获取激光雷达观测到非合作航天器的扫描点,并对所述扫描点进行姿态初始化得到扫描点云,构建所述非合作航天器的参考模型,并将所述扫描点云与所述参考模型进行匹配得到匹配结果,基于迭代最近点算法和卡尔曼滤波器对所述匹配结果进行姿态跟踪以完成非合作航天器姿态估计,解决机载LiDAR系统的非合作航天器姿态跟踪问题,克服了基于模板匹配和点云配准的姿态初始化方法的局限性,可以准确地估计非合作航天器的相对状态。
本发明授权一种基于激光雷达的非合作航天器姿态估计方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于激光雷达的非合作航天器姿态估计方法,其特征在于,包括以下步骤:获取激光雷达观测到非合作航天器的扫描点,并对所述扫描点进行姿态初始化得到扫描点云;构建所述非合作航天器的参考模型,并将所述扫描点云与所述参考模型进行匹配得到匹配结果,其中,所述匹配包括以所述扫描点云为输入,并从所述扫描点云提取全局点特征对所述非合作航天器的相对姿态进行回归,采用单位四元数表示相对姿态;基于迭代最近点算法和卡尔曼滤波器对所述匹配结果进行姿态跟踪以完成非合作航天器姿态估计;对所述扫描点进行姿态初始化得到扫描点云,包括:获取第k时刻的扫描点云并进行归一化处理;将归一化处理后的扫描点云输入已训练的神经网络中训练得到相对姿态;采用迭代最近点算法对所述相对姿态进行姿态跟踪,并采用卡尔曼滤波器对姿态跟踪对应的误差状态进行修正得到非合作航天器的六自由度姿态的实时跟踪结果;构建所述非合作航天器的参考模型,包括:将扫描点云的质心转换为原点,扫描点根据模型主轴的长度进行归一化,设定每组由n个点组成的扫描点,表示为,使用一个共享的多层感知器作为非线性函数执行,将嵌入到高维的空间中;将得到的输出通过最大池化来生成高维全局特征向量g;在J个不同的全连接层集合中的每一层都利用权重矩阵和偏差向量对输入向量执行线性变换,根据公式(4)的局部仿射变换,第j个全连接层的输出记为,对应的表达式为: (12)其中,和分别表示第j个完全连接层的权重和偏差;神经网络在计算相应潜在变量的期望值时取代了公式(9)中的,利用共享MLP对全局特征向量进行变换,并通过应用softmax函数对进行归一化,其中,所有共享MLP采用ReLU和批规范化,估计的四元数是一组J相对姿态估计的平均值具有相应权重的四元数形式,对应的表达式为: (13)给定的本征分解,矩阵对角线上的元素是矩阵M的特征值,正交矩阵U的列向量为矩阵M的特征向量,估计的四元数是与矩阵M最大特征值对应的特征向量。
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