冯春 吴洪涛 乔兵 陈柏

（1 南京航空航天大学机电学院，南京210016）（2 南京航空航天大学航天学院，南京 210016）

1 引言

利用计算机视觉进行空间目标物位姿估计是光学测量方向和航天工程等领域的研究热点之一。基于视觉的相对位姿确定方法在机器人视觉伺服、卫星编队和航天器交会对接等方面有广泛的应用［1－2］，在航天器空间交会的最后阶段，通常采用CCD 相机完成追踪航天器与目标航天器间的相对位姿估计，国内外学者已经对相关问题进行了大量的工作［3－6］。其中，传统的方法就是利用单目视觉进行测量，该方法简便、可靠，也是双目和多目立体视觉测量方法的基础［7－11］。但是基于单目视觉求解航天器间相对位姿参数方法存在下列问题：采用迭代求解二次非线性方程时存在实时性、准确性以及收敛性等方面都存在难点；采用解析法求解二次非线性方程时存在多值结果，这将会带来识别方面的困难。

Mukundan等采用3个非共线特征点，基于四元数理论得到一个一元四次方程，求解方程获得追踪航天器与目标航天器间的相对位置和姿态的解析解，但存在的问题是求解四次方程时会出现多值问题，需要加以区分和判别，这就带来了识别方面的困难，而且在特定形式下会出现奇异值［12］。本文是在此方法上的一种改进，同文献［12］一致，采用3个“T”形配置的目标航天器非共线特征光点，基于单目视觉获取四元数分量和两个航天器之间距离的5个约束方程。……