天基空間目標視覺導航地面仿真系統(tǒng)研制.pdf

1、基于視覺測量的相對導航技術廣泛應用在航天器交會對接、在軌服務等空間任務中，是各國航天領域研究的主要課題之一。本文從搭建視覺導航地面仿真測試環(huán)境的實際課題需求出發(fā)，分析了地面仿真系統(tǒng)的總體方案設計，基于攝影測量學的原理對圖像處理算法進行了設計實現(xiàn)，最終實現(xiàn)了用于視覺導航研究的地面仿真測試試驗系統(tǒng)。
　　在系統(tǒng)總體方案設計研究方面，考慮到視覺測量系統(tǒng)的實際應用場景與實際課題的具體需求，開展了遠場角方位導航地面仿真系統(tǒng)與近場位姿導航地面

2、仿真系統(tǒng)的總體方案設計，分別對應于相對導航系統(tǒng)工作在遠距離及近距離的狀況。系統(tǒng)的總體設計工作主要包括：系統(tǒng)基本組成分析、工作流程設計、數(shù)據(jù)及系統(tǒng)控制流程、仿真系統(tǒng)測量軟件設計。
　　在視覺導航空間目標測量算法研究方面，從攝影測量學原理出發(fā)，建立了空間目標角方位測量與位姿測量數(shù)學模型。根據(jù)地面實驗條件與仿真系統(tǒng)總體設計方案，設計并實現(xiàn)了測量相機標定算法、點目標角方位測量算法和基于輪廓匹配位姿測量算法。使用數(shù)字仿真、實驗室現(xiàn)場仿真測試

3、對算法性能進行了測試，測試結果表明：測量算法滿足仿真系統(tǒng)對于空間目標角方位、位姿測量實時性、可靠性要求，測量精度優(yōu)于設計指標要求。
　　在地面仿真系統(tǒng)集成與試驗研究方面，根據(jù)課題指標要求，開展了系統(tǒng)硬件的參數(shù)計算、選型、測量軟件系統(tǒng)實現(xiàn)、系統(tǒng)集成、測試試驗評估工作。課題研制的視覺導航地面仿真系統(tǒng)目前運行狀況良好，能夠穩(wěn)定地實現(xiàn)目標角方位以及位姿的測量，且精度滿足設計指標要求，為下一步在實驗室環(huán)境下開展基于視覺相對導航系統(tǒng)的研制提供