【摘要】：火星車(chē)是探測(cè)火星的重要探測(cè)器,在地面模擬低重力環(huán)境下進(jìn)行動(dòng)力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)尤為重要。在地面模擬低重力環(huán)境中懸吊法是一種高效便捷的方法,懸吊法需要提前得知被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)的位姿信息從而準(zhǔn)確地跟蹤并進(jìn)而重力補(bǔ)償,如何能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確的獲取被測(cè)物體的位姿信息一直是懸吊法中的研究難點(diǎn)和熱點(diǎn)。本課題來(lái)源于《火星車(chē)組合面移動(dòng)性能試驗(yàn)系統(tǒng)》,針對(duì)懸吊法中的位姿信息測(cè)量研究了視覺(jué)位姿測(cè)量系統(tǒng),具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。視覺(jué)位姿測(cè)量系統(tǒng)的主要功能是實(shí)時(shí)測(cè)量火星車(chē)的位姿信息變化,本論文首先分析了在低重力環(huán)境模擬中現(xiàn)有的位姿測(cè)量方法的研究現(xiàn)狀,通過(guò)比較各個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)并根據(jù)項(xiàng)目的指標(biāo)要求確定了采用單目視覺(jué)位姿測(cè)量方法,并給出了測(cè)量系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)。在總體方案基礎(chǔ)上,介紹了基于高斯函數(shù)區(qū)域擬合并結(jié)合雙線性插值的特征點(diǎn)質(zhì)心定位方法;在運(yùn)動(dòng)視覺(jué)分析后,利用P3P算法解算位姿信息;結(jié)合火星車(chē)低重力模擬系統(tǒng)的總體布局,建立了測(cè)量坐標(biāo)系變換的數(shù)學(xué)模型,可以實(shí)現(xiàn)火星車(chē)下吊點(diǎn)位置的實(shí)時(shí)計(jì)算;設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)云臺(tái)機(jī)構(gòu),消除了傳統(tǒng)懸吊法中被測(cè)物體360?連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)吊索對(duì)視覺(jué)系統(tǒng)的遮擋問(wèn)題。詳細(xì)地設(shè)計(jì)硬件和軟件系統(tǒng),包括圖像特征點(diǎn)提取、通訊模塊的設(shè)計(jì);考慮到系統(tǒng)可靠性的要求,采取了主從系統(tǒng)互為熱備份的設(shè)計(jì),并詳細(xì)地分析了系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障以及相應(yīng)的異常處理措施。然后標(biāo)定了相機(jī)內(nèi)參、光軸豎直度、旋轉(zhuǎn)云臺(tái)中心平移量,在搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了圖像特征點(diǎn)定位穩(wěn)定性、位姿解算重復(fù)性、三維坐標(biāo)移動(dòng)量測(cè)量精度測(cè)試實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性并滿足了技術(shù)指標(biāo)。最后將本系統(tǒng)應(yīng)用到火星車(chē)低重力模擬實(shí)驗(yàn)中,跟蹤誤差滿足技術(shù)指標(biāo),安全有效的完成了模擬實(shí)驗(yàn)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：V476.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2595453