基于視覺和激光的空間非合作目標相對位姿測量技術(shù)研究.pdf

1、空間非合作航天器間相對導航技術(shù)是在軌服務領(lǐng)域亟待解決的重要課題。其中，非合作目標相對位姿測量是實現(xiàn)相對導航的關(guān)鍵。本文研究了基于視覺和激光的空間非合作目標相對位姿測量技術(shù)。
　　首先，由于現(xiàn)有的視覺-激光聯(lián)合標定方法存在著標定過程繁瑣、需要特制標定板以及計算復雜等問題，本文提出了一種基于場景普通物體的雙目相機-三維激光掃描儀聯(lián)合標定新方法。即先對物體進行激光掃描和圖像采集，并手動提取多個特征點，再利用特征點匹配的方法標定出兩傳感器

2、之間的外部參數(shù)，并實現(xiàn)三維重構(gòu)。實驗結(jié)果表明，該方法與基于棋盤格的方法相比標定精度提高了83％，且簡化了標定過程，標定時間約為其20％。
　　其次，為獲取非合作航天器間相對位姿信息，本文研究了基于立體視覺的非合作目標相對位姿測量方法。該方法不需要在目標航天器上安裝用于輔助測量的角反射器或發(fā)光標志，也無需預知目標的幾何尺寸，而是直接以航天器自身包含的矩形特征作為識別對象，通過提取矩形特征的四個角點坐標獲得四組位姿測量結(jié)果，并將四組結(jié)

3、果的平均值作為其相對于追蹤航天器的位姿。計算機仿真與半物理仿真實驗結(jié)果表明，本文方法在近距離處的姿態(tài)角誤差保持在1.5°以內(nèi)，比現(xiàn)有方法的平均精度提高了15%。
　　最后，針對視覺技術(shù)容易受到光照條件、特征提取不全以及低對比度等因素的影響，本文提出了基于視覺與激光融合的空間非合作目標相對位姿測量新方案，即有光照時采用基于視覺和激光融合的相對位姿測量算法；無光照時采用基于激光掃描的相對位姿測量算法。同時，本文研究了傳感器的選擇、系統(tǒng)