空間非合作目標的近距離相對位姿測量技術研究.pdf

1、空間非合作目標的交會對接技術是載人航天中需要解決的重要課題。其中，非合作航天器間相對位姿的測量是解決這一問題的關鍵技術。本文主要針對空間非合作目標的近距離相對位姿測量技術進行研究。
　　首先，針對空間非合作目標的近距離相對位姿測量目的，研究采用雙目立體視覺來實現(xiàn)相對位姿測量。由于在現(xiàn)實條件下諸多誤差對場景立體深度與視差關系模型的影響，本文分析研究了誤差的種類及誤差模型，由此建立了一種適用于平行式雙目立體視覺系統(tǒng)的場景立體深度與視差

2、的一般模型，以實現(xiàn)場景立體深度的準確恢復和三維重建。實驗結果顯示，與傳統(tǒng)雙目攝像機標定方法相比，新模型得到的距離誤差在1400mm處由35mm減小到12mm。并且，本文通過室外實驗驗證了新模型的準確性和魯棒性。
　　然后，為了得到非合作目標的相對位姿，本文在雙目立體視覺系統(tǒng)深度與視差新模型的基礎上研究了基于立體視覺的相對位姿測量算法。該算法利用航天器帆板作為識別對象，通過中值濾波、邊緣檢測以及Hough變換得到目標航天器對象的直線

3、特征，采用目標識別算法得到矩形面邊界及四個頂點，利用新模型進行立體匹配，得到特征點在世界坐標系中的坐標，并據(jù)此建立目標坐標系，求出其相對于世界坐標系的位置和姿態(tài)。本文在物理平臺下通過高精度三軸轉臺驗證了算法的準確性和可靠性，實驗結果表明，通過新模型計算得到的姿態(tài)角誤差基本保持在2°以內，比現(xiàn)有方法提高了接近50％，能夠滿足追蹤航天器在近距離階段的位姿要求。
　　最后，針對立體視覺存在易受環(huán)境光線影響，計算復雜性高等問題，本文引入了