【摘要】：隨著航天技術的發(fā)展,以目標位姿測量為基礎的空間操作技術已廣泛應用于航天器維護、目標捕獲及太空垃圾清理等領域。其中,基于合作目標位姿測量技術的應用僅局限于裝配有合作標志物的航天器,而基于非合作目標位姿測量技術在非合作目標的對接、捕獲、維修中起著重要作用。因此,為了擴展空間操作的應用范圍,針對非合作目標位姿測量技術,開展深入細致的研究,有很強的緊迫性及重要性。本論文選定高軌非合作慢旋失穩(wěn)空間目標,基于視覺測量原理,在相機標定、遠距離弱小目標檢測和近距離目標位姿測量等方面,對非合作目標的位姿測量方法進行了深入研究。論文主要內(nèi)容如下:針對高精度相機標定,需要精確的角點檢測,提出了一種基于梯度加權擬合直線的角點定位算法,有效提升了相機標定的精度�；谕队白儞Q保持直線性的原理,通過計算直線的位置對角點位置進行有效定位;此外,通過粗精結(jié)合的擬合策略,獲得了0.01個像素的角點定位精度,使得相機離線標定的精度提升了40%。在空間目標姿態(tài)測量中,為解決因發(fā)射沖擊、氣壓、重力變化和熱形變等引起的相機參數(shù)改變所帶來的測量誤差,提出了一種相機在線標定方案,以常見衛(wèi)星主體結(jié)構(gòu)的立方體形狀,通過消失點方法,有效地修正了相機焦距和主點誤差。針對遠距離捕獲空間弱小目標的問題,提出了一種基于多方向重建的遠距離空間非合作小目標檢測方法。通過多方向重建抑制背景,并結(jié)合基于信息量的目標增強,可以在非常低的計算復雜度下,獲得較高的信噪比增益。此外,該算法亦可用地表的自然圖像和紅外圖像,同樣獲得很好的效果。針對空間目標結(jié)構(gòu)未知情況下的位姿高精度實時測量應用需求,提出了一種基于直線擬合估計本質(zhì)矩陣的快速空間目標位姿測量方法。針對空間環(huán)境光源單一、目標轉(zhuǎn)動導致特征點匹配困難等問題,采用直線檢測跟蹤獲取序列圖像交點的位置,計算本質(zhì)矩陣,再根據(jù)本質(zhì)矩陣,恢復目標的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量的方向,并結(jié)合激光測距數(shù)據(jù),實現(xiàn)空間目標的位姿解算。仿真實驗結(jié)果表明,姿態(tài)的測量誤差小于1度,位置的測量誤差小于目標到相機距離的2%。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V52;V467
【圖文】：

圖 1-1 非合作目標位姿測量作目標位姿測量技術，根據(jù)已知信息的多少大致分為以下三類：類、目標航天器上雖然沒有合作標志物，但是已知目標航天器的結(jié)況下，對目標航天器上的點完成三維到二維的匹配后，問題就轉(zhuǎn)

圖 1-2 cornerSubPix 的原理.5 直線檢測算法的研究現(xiàn)狀相比于特征點的定位，邊緣直線的定位更加可靠，不會因為光照方向的改變態(tài)的轉(zhuǎn)動而改變。于是邊緣直線的交點用做位姿測量的特征點，比基于紋理的

【參考文獻】

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本文編號：2741922