空間非合作目標的近距離相對位姿測量技術(shù)研究.pdf

1、空間非合作目標的交會對接技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)。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(shù)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(guān)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(jié)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(chǔ)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(zhuǎn)臺驗證了算法的準確性和可靠性，實驗結(jié)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(nèi)，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