翟 坤 李 志 陈新龙 曲 溪

1. 清华大学航天航空学院，北京 100084 2. 中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室，北京 100094 3. 中国空间技术研究院载人航天总体部，北京 100094



非合作航天器对接环识别算法研究

翟 坤1李 志2陈新龙2曲 溪3

1. 清华大学航天航空学院，北京 100084 2. 中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室，北京 100094 3. 中国空间技术研究院载人航天总体部，北京 100094

针对非合作航天器的对接环识别问题，研究基于单目视觉和激光测距仪的识别算法。首先给出一种简单的非合作航天器相对姿态单目视觉确定算法，得到通用的坐标转换矩阵表示的相对姿态，并由激光测距仪的信息得到相对位置。然后采用最小二乘法，得到对接环外端框所成图像的椭圆参数。根据相对位姿和椭圆参数，提出对接环识别算法。仿真结果表明，提出的识别算法能够准确地确定对接环外端框的相关尺寸。 关键词 非合作航天器；对接环；相对位姿确定；椭圆检测；最小二乘

对接环是航天器与运载火箭的连接部分，星箭分离后，对接环仍然保留在航天器上。如果能够识别出目标航天器上的对接环，将有助于捕获非合作的目标航天器，便于进一步的在轨操作。

如图1所示，对接环是圆锥形结构，通常位于目标航天器本体的-Xt面上。本文提到的对接环识别是指获得对接环外端框的相关尺寸，即图1中的对接环外端框半径R和外端框平面中心到Ot的距离Df。从-Xt方向看对接环外端框是一个圆形，而由于存在相对姿态偏差，从追踪航天器看到的对接环外端框是一个椭圆。……