基于遗传算法的相对位姿确定方法

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1、基于遗传算法的相对位姿确定方法【摘要】针对空间非合作航天器之间接近操作过程中的相对位姿单目视觉?_定问题，在充分利用H标航天器本身的特征结构信息的基础上，提出一种基于遗传算法的相对位姿求解方法。该方法结合逆投影原理构建的优化模型，将相对位姿的求解问题转化为非线性优化问题，再将其目标函数转化为只含有旋转角度的目标函数，然后采用对非线性优化问题求解优良的遗传算法进行解算，得到旋转角度进而求得旋转矩阵。最后对该算法进行数学仿真，仿真结果表明该方法的存效性和可靠性。本文采集自网络，本站发布的论文均是优质论文，供学习和研宄使用，文中立场与本网站无关，版权和著作权归原作者所有，如有不愿意被转

2、载的情况，请通知我们删除己转载的信息，如果需耍分享，请保留本段说明。[Abstract]Aimingattheproblemofrelativeposedeterminationusingmonocularvisioninthenear-spaceoperationofspacenon-cooperativespacecraft,amethodofrelativeposesolvingusinggeneticalgorithmisproposedbymakingfulluseofthefeaturestructureinformationoftargetspacecraft.Th

3、emethodcombinestheinverseprojectionprincipletoconstructanoptimizationmodel,andtransformstheproblemofrelativeposeintoanonlinearoptimizationproblem.Then,theobjectivefunctionistransformedintoanobjectivefunctionwithonlyrotationangle.Afterthat,thenonlineargeneticalgorithmisusedtosolvethenonlinearo

4、ptimizationproblem,andtherotationangleisobtained,andthentherotationmatrixisobtained.Finally,thealgorithmismathematicallysimulated,andthesimulationresultsshowthevalidityandreliabilityoftheproposedmethod.【关键词】单目视觉；相对位姿；逆投影；非线性；遗传算法[Keywords]monocularvision；relativepose;inverseprojection；nonline

5、ar；geneticalgorithm【中图分类号】TP15【文献标志码】A【文章编号】1673-1069(2017)06-0040-031引言空间航天器之间的交会对接是当前航天领域的一个秉大课题，是载人航天工程的一项关键技术［1］。目前，视觉测量系统己大量应用到交会对接的最后逼近阶段［2］，利用在目标航天器上设置的特定光标点在摄像机中的投影，采用迭代方法解出航天器之间的相对姿态和位置。如Haralick等［3］提出一种基于点特征的相对位姿确定方法，张世杰等［4］提出一种基于逆投影思想的两阶段迭代算法综上，本文在前人构建的基于逆投影理论下的优化模型基础上，将遗传算法应用到姿态矩阵

6、的求解，并验证其在解决此类问题上的可行性和稳定性。2单0视觉测量原理相机成像模型是各视觉测量相关算法的基础，下面结合交会对接中的各坐标系和相机模型进行介绍。2.1坐标系定义三维世界中的物体，经过相机成像系统，变成二维图像过程如下所示：2.2单目视觉相对位姿估计问题3基于遗传算法的旋转矩阵求解方法遗传算法本质是一种高效、并行、全局搜索的方法，它能在搜索过程中自动获取和积累有关搜索空间的知识，并自适应地控制搜索过程以求得最优解［4］。遗传算法在搜索中不容易陷入局部最优解，即使在所定义的适应度函数是不连续、非规则的或是有噪声情况下，也能以很大概率找到最优解。3.1遗传算法的运算流程遗传

7、算法模拟了自然界选择和遗传中发生的复制、交叉和变异等现象，从任一个初始种群(Population)出发，通过随机选择、交叉和变异操作，产生一群更适应环境的个体，是种群进化到搜索空间中越来越好的区域，这样一代接一代的不断繁衍进化，最后收敛到一群最适松环境的个体(Individual)，求解问题的最优解。3.2目标函数建立4.2仿真结果和分析根据4.1节给出的参数，在Matlab2012a软件上进行仿真，运行结果如下。（图3，图4，图5）由图3和图4看出，三轴姿态角在迭代6次基本收敛