基于多视图重建的非合作目标位姿测量研究

发布时间：2025-06-26 05:46

　　随着太空碎片清理以及故障航天器维修等自主在轨服务需求的不断增长,面向非合作目标定位与抓取的视觉测量方案已成为空间机器人技术的研究重点。与合作目标器不同的是,非合作目标通常不具备易于识别的合作靶标以及三维结构先验信息,这给航天器交会过程中的稳定识别与鲁棒定位带来了严峻挑战。三维重建技术能够有效恢复出目标的三维模型,随着其精度及效率的提升,结合多视图重建的位姿测量方案越来越受到研究者们的关注,本论文在研究目标器特征提取、多视图重建和位姿估计问题的基础上,提出一种新的基于多视图重建的非合作目标位姿测量方案。与此同时,考虑到虚拟现实技术能赋予用户更具沉浸式的感知和操作体验,本文还对空间机器人的交互方式进行了探索,以无人机作为载体,开发了一套基于头戴显示器控制的无人机远程呈现系统。本文的具体研究内容如下:首先,以星箭对接环、远地点推力器以及目标器主体轮廓作为待识别特征,提出基于快速椭圆检测的对接环及推力器中心提取算法和基于矩形检测的目标器主体轮廓顶点提取算法,与基于关键点检测的特征提取方法不同,本文提出的方法能够快速鲁棒地提取非合作目标的典型部件特征,为后续的位姿估计提供稳定有效的图像特征信息。其...

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1、自主在轨服务任务示意图

头部的位姿信息，基于特定的运动映射机制便可替代手持遥控器成为无人机的控制设文尝试探索一种新型的空间机器人交互方式，以无人机作为载体，开发了一套基于头器控制的无人机远程呈现原型系统。国内外研究现状1.2.1自主在轨服务研究现状随着空间机器人技术和交会对接技术的不断发展，以美国为代....

图2502所空间机器人在轨加注地面全物理试验图示

图2502所空间机器人在轨加注地面全物理试验图示NASA于2014年提出了Restore-L计划，主要研究任务是在极近地轨道（PolarlowEarbit,LEO）验证自主交会和抓捕技术并完成加注燃料和轨道修正任务。Restore-L服务机主要包含五大关键....

图3、Restore-L空间机器人示意图(a)总体结构图(b)自主导航系统

(c)(d)图3、Restore-L空间机器人示意图(a)总体结构图(b)自主导航系统(c)机械臂系统(d)推进剂输送系统Restore-L计划的意义不仅在于验证交会逼近、抓捕、燃料加注等在轨服务关键技术延长航天器寿命以及空间碎片清理的目的，而且NASA....

图4、目标器典型部件识别结果

邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪椭圆检测算法对上述轮廓特征进行识别。文献[3]针对目标器上的矩形特征，提出了一合作相机的位姿估计方法，通过两个单目相机分别获取目标器矩形部件的部分图像，夫变换和亚像素边缘检测算法提取出直线交点信息，再将特征点坐标统一到同一坐标于位姿求解。文献....

本文编号：4053257