王润，郁丰,*，周士兵，刘方武

1. 南京航空航天大学 空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室，南京 211106 2. 南京航空航天大学 航天学院，南京 211106 3. 中国科学院 上海技术物理研究所，上海 200083

近些年来，随着空间任务的日益复杂，各个国家和研究机构针对空间在轨服务技术展开了大量的研究工作[1-2]。作为在轨服务领域中不可或缺的一部分，航天器表面自主在轨巡检技术对于一些大型航天器的长期安全运行、空间操作辅助等具有十分重要的价值[3]。

相对位姿测量是在轨巡检的前提，也是目前国内外科研人员的研究热点[4]。美国NASA约翰逊空间中心的工程师设计开发了一颗自主舱外机器人相机(Mini AERCam)[5]。旨在帮助宇航员及地面成员在任务执行期间观察航天器外部情况。但上述研究存在一定的局限性，Mini AERCam采用惯性/全球定位系统(Global Positioning System, GPS)导航，虽然GPS精度相对较高，但在GPS信号较弱或不存在的情况下，该导航方式会失效[6]。因此，开展新的面向自主在轨巡检的相对导航算法具有十分重要的意义。

目前，视觉测量系统和惯性推算系统广泛应用于航天器相对导航领域。由于TOF(Time of Flight)相机具有快速获取场景深度信息、不受光照环境限制等优点[7-8]，因此近些年来多采用TOF相机对目标航天器表面点云进行采集，再利用图像处理算法解算航天器间的相对位姿参数[9]。例如，德国锡根大学、基尔大学和柏林大学的研究人员利用TOF相机快速、实时获取周围场景深度信息，而后采用ICP(Iterative Closest Point)算法完成位姿解算[10]。……