空間非合作目標(biāo)關(guān)鍵部件識(shí)別及自旋穩(wěn)定目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)測量方法研究.pdf

1、對空間非合作目標(biāo)進(jìn)行在軌操作時(shí)，需要對目標(biāo)被操作部件進(jìn)行識(shí)別，并對目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行測量，從而為操作控制提供相對導(dǎo)航信息?；谝曈X進(jìn)行空間目標(biāo)逼近段相對導(dǎo)航是目前普遍采用的方法。
　　本文對空間非合作目標(biāo)在軌操作相對視覺導(dǎo)航中目標(biāo)航天器姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管和星箭對接環(huán)這兩種關(guān)鍵部件的識(shí)別，以及自旋穩(wěn)定航天器轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)測量的方法進(jìn)行了研究。本文的主要工作如下。
　　根據(jù)姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管底面成像后為橢圓形狀的特點(diǎn)，采用一種結(jié)合橢圓幾何性質(zhì)

2、的最小二乘擬合檢測橢圓的方法，用于航天器姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管識(shí)別。該方法首先進(jìn)行弧段提取，再對所提取的弧段分組進(jìn)行橢圓擬合，并依據(jù)橢圓幾何性質(zhì)進(jìn)行檢測結(jié)果篩選。地面實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)表明，本方法能夠在接近目標(biāo)的過程中較為準(zhǔn)確、快速地連續(xù)識(shí)別出目標(biāo)航天器姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管。
　　根據(jù)星箭對接環(huán)中心十字結(jié)構(gòu)與邊緣連接處典型結(jié)構(gòu)特征成像后的幾何和灰度特性，提出了一種基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的星箭對接環(huán)識(shí)別方法。首先用不同的結(jié)構(gòu)元對圖像進(jìn)行多步數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理，處理

3、后的圖像保留了原始圖像中體現(xiàn)星箭對接環(huán)典型結(jié)構(gòu)特征的有用信息，而去除了噪聲和多余的細(xì)節(jié)信息；隨后進(jìn)行邊緣檢測和直線檢測；最后對所檢測主要直線邊緣的相對幾何關(guān)系進(jìn)行分析，確定星箭對接環(huán)典型結(jié)構(gòu)特征在圖像中的位置。地面實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本方法能夠在逼近星箭對接環(huán)被操作部位的過程中，以較高的正確率識(shí)別出星箭對接環(huán)典型結(jié)構(gòu)特征。
　　通過仿真實(shí)驗(yàn)分析了濾波去噪及多時(shí)刻聯(lián)立求解對一種視覺測量學(xué)與剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)相結(jié)合的測量自旋穩(wěn)定航天器轉(zhuǎn)軸方