太空探索一直以來都是人類從未停止的科學(xué)活動(dòng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,近地航天活動(dòng)與日俱增。然而,近地航天活動(dòng)的頻繁開展,也帶來了一些問題。目前面臨的嚴(yán)峻問題之一是軌道上衛(wèi)星故障,不僅在經(jīng)濟(jì)方面帶來巨大損失,而且還浪費(fèi)了軌道的空間資源。為了對故障衛(wèi)星進(jìn)行檢修和維護(hù),面向在軌服務(wù)的航天相關(guān)技術(shù)研究十分重要。在軌服務(wù)航天任務(wù)中的一個(gè)重要任務(wù)是目標(biāo)捕獲,服務(wù)航天器要緩慢接近目標(biāo)航天器,最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定而又精確的捕獲。在接近目標(biāo)航天器的整個(gè)過程中,第一個(gè)要解決的問題就是相對位姿測量,即相對導(dǎo)航任務(wù)。相對位姿包括相對位置和相對姿態(tài)兩組變量,對這兩組變量進(jìn)行估計(jì)的準(zhǔn)確性對后面制導(dǎo)和控制任務(wù)的進(jìn)行有著巨大影響。如果能獲得穩(wěn)定且準(zhǔn)確的相對位置和相對姿態(tài),接下來就是依據(jù)這兩組變量給出合理的控制反饋,使得航天器安全地接近目標(biāo)。課題針對近距離階段（兩航天器相對距離小于10米）接近過程中相對位置估計(jì)問題進(jìn)行研究。在該階段之前的接近過程中,兩航天器相對姿態(tài)已經(jīng)通過星敏感器調(diào)整到誤差允許范圍內(nèi),由于在這個(gè)階段中,激光測距機(jī)和激光掃描雷達(dá)的測量誤差不滿足相對導(dǎo)航精度要求,所以課題研究提出使用視覺感知方式實(shí)現(xiàn)近距離階段兩航天器... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

仿真環(huán)境下研究內(nèi)容以及各模塊工作流程圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-16-(a)距離目標(biāo)10米處三臺(tái)相機(jī)模擬仿真圖像(b)距離目標(biāo)4米處三臺(tái)相機(jī)模擬仿真圖像(c)距離目標(biāo)0.5米處三臺(tái)相機(jī)模擬仿真圖像圖2-1在遠(yuǎn)、中、近距離三臺(tái)相機(jī)仿真圖像2.2相對位置感知2.2.1問題描述在軌服務(wù)中，由遠(yuǎn)及近接近目標(biāo)航天器的過程中，需要通過各種手段獲知服務(wù)航天器與目標(biāo)航天器的相對位置和相對姿態(tài)，以此為依據(jù)計(jì)算控制決策來調(diào)整服務(wù)航天器的運(yùn)動(dòng)，改變自身狀態(tài)以至最佳的星箭對接或目標(biāo)捕獲狀態(tài)。當(dāng)距離目標(biāo)航天器較遠(yuǎn)時(shí)，相對位置與相對姿態(tài)兩個(gè)因素都是需要測量和不斷調(diào)整的；課題中距離目標(biāo)航天器較近時(shí)，相對姿態(tài)已經(jīng)由星敏感器調(diào)整到適合星箭對接或捕獲的誤差容忍范圍內(nèi)，因此，課題提出近距離的接近過程中，不考慮相對姿態(tài)因素，只對相對位置進(jìn)行估計(jì)與計(jì)算的任務(wù)為相對位置感知。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-18-圖2-2三維空間中兩個(gè)航天器與多個(gè)坐標(biāo)系其中目標(biāo)航天器坐標(biāo)系OtXtYtZt與對接環(huán)坐標(biāo)系OrXrYrZr之間的相對位置、相對旋轉(zhuǎn)角度均為系統(tǒng)參數(shù)，可以獲得。相同地，服務(wù)航天器坐標(biāo)系OsXsYsZs與觀測組件坐標(biāo)系OcXcYcZc的相對位置與相對旋轉(zhuǎn)角度也可以獲得。對于任意兩個(gè)坐標(biāo)系O1X1Y1Z1與O2X2Y2Z2，如O2X2Y2Z2坐標(biāo)系分別繞自身X2、Y2、Z2軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)xθ、yθ、xθ角度后兩坐標(biāo)系姿態(tài)相同，且O2X2Y2Z2坐標(biāo)系原點(diǎn)O2在O1X1Y1Z1坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值為(x,y,z)，則O2X2Y2Z2坐標(biāo)系下任意一個(gè)點(diǎn)222(x,y,z)在O1X1Y1Z1坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值111(x,y,z)可由式(2.1)獲得：121212cossin0cos0sin100sincos00100cossin001sin0cos0sincoszzyyzzxxyyxxxxxyyyzzzθθθθθθθθθθθθ=+(2.1)課題的研究中，相對位置感知的結(jié)果實(shí)際上是獲取觀測組件坐標(biāo)系原點(diǎn)Oc在目標(biāo)航天器對接環(huán)坐標(biāo)系OrXrYrZr下的坐標(biāo)值，所以只要通過坐標(biāo)系變換運(yùn)算，就可以獲得服務(wù)航天器與目標(biāo)航天器的相對位置。為簡化記號(hào)，本文在本小節(jié)之后所有的坐標(biāo)系均使用OXYZ表示，坐標(biāo)值均使用(x,y,z)表示，以此來表示測組件坐標(biāo)系原點(diǎn)Oc在目標(biāo)航天器對接環(huán)坐標(biāo)系OrXrYrZr下的坐標(biāo)值，并將目標(biāo)航天器對接環(huán)坐標(biāo)系簡稱為目標(biāo)坐標(biāo)系。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]卡爾曼濾波在無人機(jī)姿態(tài)中的應(yīng)用研究[J]. 鄧洪明,賀勇,於小杰,吳成通.  自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用. 2019(11)
[2]天舟一號(hào)完成自主快速交會(huì)對接試驗(yàn)[J].   科技傳播. 2017(18)
[3]深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)視覺中的應(yīng)用研究綜述[J]. 盧宏濤,張秦川.  數(shù)據(jù)采集與處理. 2016(01)
[4]Research on hovering control scheme to non-circular orbit[J]. WANG GongBo,ZHENG Wei*,MENG YunHe & TANG GuoJian College of Aerospace and Material Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China.  Science China（Technological Sciences）. 2011(11)
[5]衛(wèi)星星歷及廣州氣象衛(wèi)星地面站相關(guān)數(shù)據(jù)分析[J]. 周海鶯,祝春萌,黃錦淵.  氣象水文海洋儀器. 2010(01)
[6]空間在軌服務(wù)技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 崔乃剛,王平,郭繼峰,程興.  宇航學(xué)報(bào). 2007(04)
[7]我國首顆直播衛(wèi)星鑫諾二號(hào)出現(xiàn)技術(shù)故障[J]. 孫自法.  中國航天. 2006(12)
[8]運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)人體運(yùn)動(dòng)技術(shù)動(dòng)作三維計(jì)算機(jī)立體顯示[J]. 葉強(qiáng),錢競光.  南京體育學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2005(02)

博士論文
[1]航天器臨近操作位姿一體化控制若干問題研究[D]. 王昱.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
[2]基于主被動(dòng)融合的非合作目標(biāo)重建與位姿測量研究[D]. 張壯.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所) 2019
[3]在軌服務(wù)航天器交會(huì)軌跡優(yōu)化與近距離安全接近控制研究[D]. 武冠群.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[4]空間非合作漂旋目標(biāo)的逼近與跟蹤控制[D]. 韓飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[5]基于點(diǎn)云的非合作目標(biāo)三維重建及近距離位姿測量研究[D]. 何英.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[6]空間非合作目標(biāo)的單目視覺姿態(tài)測量技術(shù)研究[D]. 洪裕珍.中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所 2017

碩士論文
[1]基于多視圖重建的非合作目標(biāo)位姿測量研究[D]. 夏星宇.南京郵電大學(xué) 2019
[2]基于視覺的近距離航天器相對位姿測量技術(shù)的研究[D]. 吳正華.南京郵電大學(xué) 2019
[3]基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的遷移模型研究[D]. 趙繼鵬.蘭州大學(xué) 2019
[4]基于視覺的目標(biāo)跟蹤控制系統(tǒng)研究[D]. 李文心.西安理工大學(xué) 2019
[5]基于深度學(xué)習(xí)的無人機(jī)位姿視覺測量與計(jì)算方法[D]. 張嘉旭.西安理工大學(xué) 2019
[6]面向非合作航天器的捕獲機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究[D]. 王鈐.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[7]服務(wù)星近距離接近非合作目標(biāo)軌跡規(guī)劃方法研究[D]. 馮輝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[8]空間非合作目標(biāo)高精度結(jié)構(gòu)恢復(fù)與相對位姿測量方法[D]. 李江.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[9]追蹤器空間操作視覺檢測與安全性預(yù)報(bào)[D]. 于志睿.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[10]環(huán)目標(biāo)相對位姿測量方法研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 車穎斌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019



本文編號(hào)：3140628