天基空間目標(biāo)視覺(jué)導(dǎo)航地面仿真系統(tǒng)研制.pdf

1、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

2、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

3、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