一种基于机器视觉的航天器交会对接相对位置和姿态确定算法研究

摘要

针对两个航天器交会对接的最终段,给出一种基于单目CCD相机测量的相对位置和姿态确定算法。针对传统方法建立测距方程组时,引入特征光点间的距离公式从而带来二次非线性,造成实时求解困难的情况,基于矢量描述建立相对位置和姿态确定方程,不涉及特征光点距离公式,并在相对姿态小角度假设条件下,将相对位置和姿态确定方程组完全线性化,便于求解。然后将此线性方程组的解算结果作为非线性方程组求解的迭代初值,有利于快速收敛到真解。考虑到交会对接末段两航天器相对位置和姿态连续小幅度变化,相邻采样时刻两航天器相对位置和姿态变化较小,可将前一采样时刻的求解结果作为后一时刻求解的迭代初值,这样可以节约计算资源,保证算法实时性。数值仿真结果验证了该算法的快速性和有效性。