二维合作目标的单相机空间位姿测量方法

摘要

针对空间交会对接的近距离位姿测量要求,提出了一种基于单目视觉的二维合作目标位姿解算算法.为方便空中移动平台的调整以满足特定的位姿关系,引入了一种新的姿态角定义方法,此方法定义的三个姿态角可以作为平台姿态调整的反馈量且不受旋转顺序的限制.平面模型相对于相机坐标系的三个姿态角和位置向量可通过平面单应矩阵直接导出.在测量实验中,算法基于DSP平台实现,合作目标由4个共面LED光源构成,测量值基准由高精度倾角传感器和全站仪获得.对空间位置变化范围为2 m×2 m,姿态角变化范围为-30°～30°的目标平面进行测量,结果表明,本算法可实现0.88％的相对位置定位误差和最大为0.996°的姿态角测量误差,且单帧算法的解算速度仅为0.25 ms.