基于雙目立體視覺的GEO非合作目標(biāo)位姿測量方法研究.pdf

1、隨著世界各航天大國對GEO在軌服務(wù)的重視,非合作目標(biāo)的位姿測量成為近年來的研究熱點,本課題以此為背景提出了一種針對典型非合作GEO航天器的位姿測量算法,并建立了半物理仿真實驗系統(tǒng),開展實驗研究。主要內(nèi)容如下:
　　首先,對非合作GEO航天器的目標(biāo)特性進行了調(diào)研,確定了用于測量的目標(biāo)特征。在對大量的國內(nèi)外典型的在軌GEO航天器歸納分類后,分析其外觀的幾何特性,得出可用于測量的特征包括衛(wèi)星本體、帆板支架、通信天線等。結(jié)合測量范圍要求、

2、目標(biāo)尺寸和相機視場角進行計算分析后,本課題選擇具有圓面特征的噴嘴-對接環(huán)作為非合作測量對象。
　　在確定測量方案以后,針對非合作目標(biāo)測量算法中需確定相機與世界坐標(biāo)系相對關(guān)系的問題,研究了雙目相機標(biāo)定方法。在推導(dǎo)相機標(biāo)定基本原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)相機在實際環(huán)境中的應(yīng)用,簡化標(biāo)定幾何模型,建立了基于圓點光標(biāo)的相機標(biāo)定方法,并仿真驗證。
　　針對典型非合作目標(biāo)的幾何特性,提出了一種非合作目標(biāo)位姿測量方法。方法的核心是“單目特征識別+雙

3、目立體匹配”,即先分別對左右相機的圖像進行處理并識別出期望特征,再將左、右圖像特征進行立體匹配,從而得出圓心的相對位置、圓面法向量和半徑。仿真結(jié)果驗證了方法的有效性。
　　為對所提出的位姿測量方法進一步驗證,建立了一套半物理仿真實驗系統(tǒng),開展實驗研究。該系統(tǒng)分別由圖像采集與位姿測量計算機、圖像生成計算機和真實相機等構(gòu)成。其中,圖像采集與位姿測量計算機實時采集相機圖像并進行位姿測量;圖像生成計算機接收圖像采集與位姿測量計算機解算出的