天基空間目標(biāo)視覺導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)研制.pdf

1、基于視覺測量的相對導(dǎo)航技術(shù)廣泛應(yīng)用在航天器交會對接、在軌服務(wù)等空間任務(wù)中，是各國航天領(lǐng)域研究的主要課題之一。本文從搭建視覺導(dǎo)航地面仿真測試環(huán)境的實際課題需求出發(fā)，分析了地面仿真系統(tǒng)的總體方案設(shè)計，基于攝影測量學(xué)的原理對圖像處理算法進(jìn)行了設(shè)計實現(xiàn)，最終實現(xiàn)了用于視覺導(dǎo)航研究的地面仿真測試試驗系統(tǒng)。
　　在系統(tǒng)總體方案設(shè)計研究方面，考慮到視覺測量系統(tǒng)的實際應(yīng)用場景與實際課題的具體需求，開展了遠(yuǎn)場角方位導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)與近場位姿導(dǎo)航地面

2、仿真系統(tǒng)的總體方案設(shè)計，分別對應(yīng)于相對導(dǎo)航系統(tǒng)工作在遠(yuǎn)距離及近距離的狀況。系統(tǒng)的總體設(shè)計工作主要包括：系統(tǒng)基本組成分析、工作流程設(shè)計、數(shù)據(jù)及系統(tǒng)控制流程、仿真系統(tǒng)測量軟件設(shè)計。
　　在視覺導(dǎo)航空間目標(biāo)測量算法研究方面，從攝影測量學(xué)原理出發(fā)，建立了空間目標(biāo)角方位測量與位姿測量數(shù)學(xué)模型。根據(jù)地面實驗條件與仿真系統(tǒng)總體設(shè)計方案，設(shè)計并實現(xiàn)了測量相機標(biāo)定算法、點目標(biāo)角方位測量算法和基于輪廓匹配位姿測量算法。使用數(shù)字仿真、實驗室現(xiàn)場仿真測試

3、對算法性能進(jìn)行了測試，測試結(jié)果表明：測量算法滿足仿真系統(tǒng)對于空間目標(biāo)角方位、位姿測量實時性、可靠性要求，測量精度優(yōu)于設(shè)計指標(biāo)要求。
　　在地面仿真系統(tǒng)集成與試驗研究方面，根據(jù)課題指標(biāo)要求，開展了系統(tǒng)硬件的參數(shù)計算、選型、測量軟件系統(tǒng)實現(xiàn)、系統(tǒng)集成、測試試驗評估工作。課題研制的視覺導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)目前運行狀況良好，能夠穩(wěn)定地實現(xiàn)目標(biāo)角方位以及位姿的測量，且精度滿足設(shè)計指標(biāo)要求，為下一步在實驗室環(huán)境下開展基于視覺相對導(dǎo)航系統(tǒng)的研制提供