基于视觉的星箭分离相对位姿测量方法（

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1、基于视觉的星箭分离相对位姿测量方法*收稿日期：2017-5-31基金项目：国防科技大学科研计划项目（ZK16-03-27）作者简介：丁少闻（1989-），男，浙江义乌人，博士研究生，E-mail：dswen0611@126.com张小虎（通信作者），男，研究员，博士，博士生导师，E-mail：zhangxiaohu@nudt.edu.cn丁少闻1,2陈浩3王洁1,2张小虎1,2（1.国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙410073；2.国防科技大学图像测量与视觉导航湖南省重点实验室，湖南长沙410073；3．北京宇航系统工程研究所

2、，北京100076）摘要：火箭、卫星有其自身的结构特征，在分离后的不同时刻会处于不同的空间位置，有不同的姿态角度。位置姿态是反映火箭、卫星分离后飞行状态和性能的重要指标，若能精确测量这些物理量，就能了解火箭及卫星的运动状态，并对火箭及卫星的性能提升进行定量衡量。本文提出了一种基于视觉的星箭分离相对位姿测量方法。在相机内参数已知的情况下，将相机安装于运载火箭，并在卫星上固连不少于6个合作标志，利用相机对合作标志实时成像。基于单目位姿估计的基本原理，采用EPnP与正交迭代结合的方式解算卫星与火箭之间的相对位姿关系。文中通过仿真实验验证了共

3、面标志点个数对单目位姿估计结果精度的影响。仿真实验结果、半实物仿真实验结果证明了本文提出的测量方法的可行性和准确性。根据文中提出的误差计算方法对测量误差进行计算，结果表明：在6m范围内，相对位置测量误差小于1㎝，在21°范围内，相对姿态测量误差小于3°。关键词：星箭分离；位姿估计；EPnP;正交迭代中图分类号：O436   文献标识码ARelativePoseMeasurementofSatelliteandRocketBasedonVasionDingShaowen1,2ChenHao3WangJie1,2ZhangXiaohu1,

4、2*(1.CollegeofAerospaceScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha,Hunan410073China;2.HunanKeyLaboratoryofVideometricsandVisionNavigationChangsha,Hunan410073China3.BeijingInstituteofAerospaceSystemsEngineering，Beijing100000China)Abstract：Therock

5、etandthesatellitehavetheirownstructuralcharacteristics，whichwillbeindifferentspacepositionsandhavedifferentattitudeangleswhentheywereseparationindifferenttime.Thepositionandposturereflecttherocket,satelliteseparationandisimportanttotheindicatorsofperformanceafteritsflig

6、ht.Ifwecanmeasurethephysicalquantitiesaccurately,wewillunderstandtherocketandsatellitemotion,andquantifytheperformanceofrocketsandsatellites.ThispaperpresentsamethodofmeasuringtherelativeposeofSatellite-rocketseparationbasedonvasion.Inthecameraparametersareknown,thecame

7、rainstalledonthecarrierrocket,andmorethansixcooperationsignsarefixedonthesatellite.Usingcamerastakepicturesofthecooperationsignsinrealtime.Basedonthebasicprincipleofmonocularvisionposeestimation.TherelativeposerelationshipbetweensatelliteandrocketissolvedbycombiningEPnP

8、withOrthogonalIteration.Thesimulationexperimentandthesemi-physicalsimulationexperimentprovethefeasibilityandac