基于双目视觉的空间近距离交会半物理仿真系统-论文.pdf

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1、第35卷第6期仪器仪表学报V01．35No．62014年6月ChineseJournalofScientificInstrumentJun．2014基于双目视觉的空间近距离交会半物理仿真系统术杜晓东，高学海，徐文福。，梁斌。，李成(1．深圳航天东方红海特卫星有限公司深圳518054；2．哈尔滨T业大学航天学院哈尔滨150001；3．哈尔滨工业大学深圳研究生院深圳518055)摘要：针对双目视觉引导下的航天器近距离自主交会接近，提出了一种经济有效、合理可行的半物理仿真系统，来验证其中的特征识别、位姿解算、导航制导与控制等关键算法。该系统利用计算机图形学技术建立了航天

2、器交会接近的三维场景，并通过透视投影生成了双目交会相机的模拟图像。采用真实的物理相机对景物模拟器显示的图像进行拍摄，从而将真实的成像过程引入了仿真闭环。通过实验验证了该仿真方法的有效性。关键词：位姿测量；半物理仿真；双目视觉；扩展投影模型；近距离交会中图分类号：TP24TH75文献标识码：A国家标准学科分类代码：510．8050Semi-physicalsimulationsystemforclose·rangerendezvousbasedonbinocularvisionDuXiaodong，GaoXuehai一，XuWenfu，LiangBin，LiChen

3、g(．AerospaceDongfanghongDevelopmentLtd．Shenzhen，Shenzhen518054，China；2．SchoolofAstronautics，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China；．ShenzhenGraduateSchool，HarbinInstituteofTechnology，Shenzhen518055，China)Abstract：Binocularvisionisexpectedtobemoreandmoreappliedintheautonomousre

4、ndezvousandproximityoperationsofspacecraft．Aimingatthisissue，acost—efective，reasonableandfeasiblesemi—physicalsimulationsystemisproposedtoveritythekeyalgorithms，suchasfeaturerecognition，poseestimation，guidanceandvisionservocontro1．Inthissimulationsystem，a3Dscenarioofthespace—craftrend

5、ezvousisestablishedbasedoncomputergraphicstechnology，andthevirtualimagesofspacebinocularcamerasaregeneratedthroughperspectiveprojection．ThephysicalcamerasareappliedtocapturethevirtualimagesonthedisplaySOthattherealimagingprocessisintroducedinthesimulationloop．Theexperimentresultsverif

6、ytheeffectivenessoftheproposedsimulationmethod．Keywords：posemeasurement；semi—physicalsimulation；binocularvision；extendedprojeetionmodel；close—rangerendezvous器人“、遥操作等技术的不断成熟，使得在轨服务止1引言逐渐向无人自主的方向发展。2007年，南美国DAPRA负责的轨道快车计划进行了飞行试验，成功地验证了随着空间技术的不断发展，航天器在轨服务技术无人自主在轨服务的各项内容，标志着自主在轨服务已逐渐成为各国航

7、天机构研究的热点。自20世纪60年代经突破了关键技术，并逐步走向实际T程应用。早期提出概念后，在轨服务技术迄今已经历40多年的发对目标航天器进行在轨服务任务，首先要实现展历程。其间各国航天机构开展了一系列地面、空间实与目标航天器的交会对接。整个交会对接过程通常验和应用研究，取得了丰硕的成果，并显示出了巨大的社包括远距离交会、近距离交会、最终逼近、抓捕与对会经济效益和良好的应用前景。早期的在轨服务任务大接等阶段。在交会对接的最终逼近段较多的是采用都是由航天员通过舱外活动来完成的，但由于航天员舱视觉手段来引导服务航天器向目标航天器进行跟踪外活动存在着生理限制和巨大风险

8、，特别是随