【摘要】：隨著航天技術(shù)的發(fā)展,以目標(biāo)位姿測量為基礎(chǔ)的空間操作技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航天器維護(hù)、目標(biāo)捕獲及太空垃圾清理等領(lǐng)域。其中,基于合作目標(biāo)位姿測量技術(shù)的應(yīng)用僅局限于裝配有合作標(biāo)志物的航天器,而基于非合作目標(biāo)位姿測量技術(shù)在非合作目標(biāo)的對接、捕獲、維修中起著重要作用。因此,為了擴(kuò)展空間操作的應(yīng)用范圍,針對非合作目標(biāo)位姿測量技術(shù),開展深入細(xì)致的研究,有很強(qiáng)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(biāo),基于視覺測量原理,在相機(jī)標(biāo)定、遠(yuǎn)距離弱小目標(biāo)檢測和近距離目標(biāo)位姿測量等方面,對非合作目標(biāo)的位姿測量方法進(jìn)行了深入研究。論文主要內(nèi)容如下:針對高精度相機(jī)標(biāo)定,需要精確的角點檢測,提出了一種基于梯度加權(quán)擬合直線的角點定位算法,有效提升了相機(jī)標(biāo)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(jìn)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(jī)離線標(biāo)定的精度提升了40%。在空間目標(biāo)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(jī)參數(shù)改變所帶來的測量誤差,提出了一種相機(jī)在線標(biāo)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(jī)焦距和主點誤差。針對遠(yuǎn)距離捕獲空間弱小目標(biāo)的問題,提出了一種基于多方向重建的遠(yuǎn)距離空間非合作小目標(biāo)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(biāo)增強(qiáng),可以在非常低的計算復(fù)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(biāo)結(jié)構(gòu)未知情況下的位姿高精度實時測量應(yīng)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(biāo)位姿測量方法。針對空間環(huán)境光源單一、目標(biāo)轉(zhuǎn)動導(dǎo)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(fù)目標(biāo)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(biāo)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(biāo)到相機(jī)距離的2%。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V52;V467
【圖文】：

圖 1-1 非合作目標(biāo)位姿測量作目標(biāo)位姿測量技術(shù)，根據(jù)已知信息的多少大致分為以下三類：類、目標(biāo)航天器上雖然沒有合作標(biāo)志物，但是已知目標(biāo)航天器的結(jié)況下，對目標(biāo)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

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本文編號：2741922