张铁毅, 薛建平, 孙超姣, 陈勇, 石超

(1.空军装备部 综合计划部, 北京 100843;2.空军工程大学 航空航天工程学院, 陕西 西安 710038)



航天器空间对接位置视觉测量方法

张铁毅1, 薛建平2, 孙超姣2, 陈勇2, 石超2

(1.空军装备部 综合计划部, 北京 100843;2.空军工程大学 航空航天工程学院, 陕西 西安 710038)

摘要:针对航天器空间对接过程中对接环位置的实时测量问题,提出了一种基于单目视觉的对接环识别定位新方法。通过将采集到的目标图像序列RGB信息转换到HSV色彩空间,以图像色调值为判据,实现了航天器空间对接环目标特征的有效提取。结合最小二乘椭圆拟合算法和小孔成像理论,建立了单目视觉的对接环识别定位模型,以完成航天器空间位置的精确计算。仿真结果表明,航天器近距定位可达到小于2 cm的精度,完全能够满足对接的精度要求。

关键词:航天器对接; 视觉定位; 最小二乘椭圆拟合; 小孔成像

0引言

当前,世界各国高度重视发展载人航天和宇宙空间站,如何实现航天器的精确对接已经成为航天领域研究的热点问题。对接环作为空间对接的重要部件,实现其精确定位是航天器空间对接首要解决的关键技术。为此,文献[1]提出了一种基于单目视觉的反投影递推算法,通过Umeyama算法进行三维重建,建立了三维模型点和三维估计点之间的函数关系,仿真平台验证了其算法的有效性,但由于采用递推算法,收敛速度有待提高。文献[2]建立了地面半物理仿真系统,采用向量等式对相对位姿进行解算,并对比了仿真结果和实验结果,结果表明两者吻合度较高,但存在收敛时间过长的问题(超过100 s)。……