發(fā)布時(shí)間：2017-08-16 11:31

  本文關(guān)鍵詞：天基空間目標(biāo)視覺(jué)導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)研制

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【摘要】：基于視覺(jué)測(cè)量的相對(duì)導(dǎo)航技術(shù)廣泛應(yīng)用在航天器交會(huì)對(duì)接、在軌服務(wù)等空間任務(wù)中,是各國(guó)航天領(lǐng)域研究的主要課題之一。本文從搭建視覺(jué)導(dǎo)航地面仿真測(cè)試環(huán)境的實(shí)際課題需求出發(fā),分析了地面仿真系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì),基于攝影測(cè)量學(xué)的原理對(duì)圖像處理算法進(jìn)行了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),最終實(shí)現(xiàn)了用于視覺(jué)導(dǎo)航研究的地面仿真測(cè)試試驗(yàn)系統(tǒng)。在系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)研究方面,考慮到視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景與實(shí)際課題的具體需求,開(kāi)展了遠(yuǎn)場(chǎng)角方位導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)與近場(chǎng)位姿導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì),分別對(duì)應(yīng)于相對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)工作在遠(yuǎn)距離及近距離的狀況。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)工作主要包括:系統(tǒng)基本組成分析、工作流程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)及系統(tǒng)控制流程、仿真系統(tǒng)測(cè)量軟件設(shè)計(jì)。在視覺(jué)導(dǎo)航空間目標(biāo)測(cè)量算法研究方面,從攝影測(cè)量學(xué)原理出發(fā),建立了空間目標(biāo)角方位測(cè)量與位姿測(cè)量數(shù)學(xué)模型。根據(jù)地面實(shí)驗(yàn)條件與仿真系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了測(cè)量相機(jī)標(biāo)定算法、點(diǎn)目標(biāo)角方位測(cè)量算法和基于輪廓匹配位姿測(cè)量算法。使用數(shù)字仿真、實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)仿真測(cè)試對(duì)算法性能進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明:測(cè)量算法滿(mǎn)足仿真系統(tǒng)對(duì)于空間目標(biāo)角方位、位姿測(cè)量實(shí)時(shí)性、可靠性要求,測(cè)量精度優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。在地面仿真系統(tǒng)集成與試驗(yàn)研究方面,根據(jù)課題指標(biāo)要求,開(kāi)展了系統(tǒng)硬件的參數(shù)計(jì)算、選型、測(cè)量軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)集成、測(cè)試試驗(yàn)評(píng)估工作。課題研制的視覺(jué)導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)目前運(yùn)行狀況良好,能夠穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)角方位以及位姿的測(cè)量,且精度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,為下一步在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下開(kāi)展基于視覺(jué)相對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的研制提供實(shí)驗(yàn)測(cè)試環(huán)境。
【關(guān)鍵詞】：視覺(jué)導(dǎo)航 相對(duì)導(dǎo)航 地面仿真 位姿測(cè)量算法
【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】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V411.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題研究背景和意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀與分析9-15
• 1.2.1 相對(duì)導(dǎo)航技術(shù)9-11
• 1.2.2 視覺(jué)測(cè)量技術(shù)11-13
• 1.2.3 相關(guān)算法模型13-15
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排15-16
• 第2章 空間目標(biāo)視覺(jué)導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)16-28
• 2.1 視覺(jué)導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)概述16-19
• 2.1.1 相對(duì)導(dǎo)航的工作原理16-17
• 2.1.2 地面仿真系統(tǒng)組成17-19
• 2.2 遠(yuǎn)場(chǎng)角方位導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)19-23
• 2.2.1 遠(yuǎn)場(chǎng)角方位導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)19-22
• 2.2.2 遠(yuǎn)場(chǎng)角方位導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)22-23
• 2.3 近場(chǎng)位姿導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)23-27
• 2.3.1 近場(chǎng)位姿導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)23-25
• 2.3.2 近場(chǎng)位姿導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 視覺(jué)導(dǎo)航成像模型與坐標(biāo)變換28-40
• 3.1 視覺(jué)測(cè)量成像模型28-35
• 3.1.1 視覺(jué)導(dǎo)航常用坐標(biāo)系28-29
• 3.1.2 中心透視成像模型29-32
• 3.1.3 像差模型及其矯正32-35
• 3.2 遠(yuǎn)場(chǎng)導(dǎo)航系統(tǒng)角方位測(cè)量原理35-36
• 3.2.1 遠(yuǎn)場(chǎng)導(dǎo)航系統(tǒng)角方位測(cè)量坐標(biāo)系35-36
• 3.2.2 遠(yuǎn)場(chǎng)導(dǎo)航系統(tǒng)測(cè)角原理36
• 3.3 近場(chǎng)導(dǎo)航系統(tǒng)位姿測(cè)量原理36-39
• 3.3.1 近場(chǎng)導(dǎo)航系統(tǒng)位姿測(cè)量坐標(biāo)系36-37
• 3.3.2 近場(chǎng)導(dǎo)航系統(tǒng)位姿測(cè)量原理37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 視覺(jué)導(dǎo)航核心算法設(shè)計(jì)與仿真測(cè)試40-61
• 4.1 基于共面控制點(diǎn)的測(cè)量相機(jī)內(nèi)參數(shù)標(biāo)定算法40-45
• 4.1.1 標(biāo)定算法設(shè)計(jì)40-43
• 4.1.2 標(biāo)定算法測(cè)試43-45
• 4.2 點(diǎn)目標(biāo)角方位測(cè)量算法45-49
• 4.2.1 角方位測(cè)量算法設(shè)計(jì)45-47
• 4.2.2 角方位測(cè)量算法仿真測(cè)試47-49
• 4.3 基于輪廓匹配的位姿測(cè)量算法49-60
• 4.3.1 位姿測(cè)量算法設(shè)計(jì)49-55
• 4.3.2 位姿測(cè)量算法仿真測(cè)試55-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第5章 視覺(jué)導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)集成與試驗(yàn)61-74
• 5.1 遠(yuǎn)場(chǎng)角方位導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)61-67
• 5.1.1 角方位測(cè)量仿真系統(tǒng)軟硬件實(shí)現(xiàn)61-65
• 5.1.2 角方位測(cè)量仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試65-67
• 5.2 近場(chǎng)位姿導(dǎo)航仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)67-73
• 5.2.1 位姿測(cè)量仿真系統(tǒng)軟硬件實(shí)現(xiàn)67-70
• 5.2.2 位姿測(cè)量仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試70-73
• 5.3 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-75
• 參考文獻(xiàn)75-81
• 致謝81

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本文編號(hào)：683056