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《空間機械臂對于非合作目標的視覺導航與跟蹤研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、空間機械臂對于非合作目標的視覺導航與跟蹤研究吳青昀2015年6月中圖分類號：TQ028.1UDC分類號：540空間機械臂對于非合作目標的視覺導航與跟蹤研究作者姓名吳青昀學院名稱宇航學院指導教師冀四梅副教授答辯委員會主席林海教授申請學位級別工學碩士學科專業(yè)航空宇航科學與技術(shù)學位授予單位北京理工大學論文答辯日期2015年6月VisualNavigationandTrackingStudyofNon-cooperativeTargetbySpaceManipulatorCandidateName：QingyunWUSchoolorDepartmen
2、t:SchoolofAerospaceEngineeringFacultyMentor:Prof.SimeiJIChair,ThesisCommittee：Prof.HaiLINDegreeApplied:MasterofScienceMajor：AerospaceEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jun，2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學位論文是我本人在指導教師的指導下進行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標注和致謝的地方外
3、，學位論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京理工大學或其它教育機構(gòu)的學位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對此研究工作所做的任何貢獻均已在學位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：北京理工大學碩士學位論文摘要目前，以傳統(tǒng)航天器的在軌維護、太空垃圾清理等為目的的空間非合作目標捕獲技術(shù)成為空間機械臂領(lǐng)域新的發(fā)展方向。非合作目標的視覺導航與跟蹤技術(shù)作為捕獲過程中的關(guān)鍵技術(shù)更是各國研究人員的研究熱點。為了解決非合作目標的視覺導航和跟蹤問題，本文主要對非合作目標位姿測量和跟蹤技術(shù)進行了研究。本文首先建
4、立了基于雙目立體視覺的位姿測量模型，然后研究了運動目標跟蹤方法，最后通過實驗仿真驗證了以上模型和方法的有效性。主要內(nèi)容如下：1）對二維圖像進行處理，提出了基于特征信息融合的非合作目標識別方法。該方法針對非合作目標無法提供有效合作信息的問題，以航天器自有的特征信息作為識別對象，得到非合作目標矩形和圓形特征的基本形狀信息，完成了目標識別和平面中心判定。并且根據(jù)尺度不變特征變換算法（scaleinvariantfeaturetransformalgorithm，sift）對左右相機獲取的圖像進行特征點匹配。2）研究了基于圖像處理的雙目視覺相對位姿測
5、量方案。該方案選取目標衛(wèi)星本體平面的中心點作為目標坐標系原點，建立非合作目標坐標系，計算相對位姿。然后建立了立體深度和視差的關(guān)系模型，分析了位姿計算的誤差來源。最后選用OpenGL進行建模仿真，驗證提出方案的可行性、精度與實時性。3）實現(xiàn)了非合作目標的視覺追蹤。針對跟蹤高機動運動目標的非線性問題，本文基于Kalman濾波算法引入IMM算法，加強了速度跟蹤的性能。并且分別在目標勻速直線、勻加速直線和復雜曲線運動模型下比較了兩種濾波算法的預測性能。具體實驗分析證明，本文提出的非合作目標識別方法有效保證了目標識別的準確性，位姿測量方案和IMM濾波追
6、蹤方法準確、簡便易行；算法的改進和模型的優(yōu)化能較顯著提高對非合作目標航天器的視覺導航跟蹤精度。關(guān)鍵詞：非合作目標；雙目視覺；目標識別；位姿測量；Kalman濾波I北京理工大學碩士學位論文AbstractAtpresent,Capturingtechnologyofnon-cooperativetargethasbeenanewdevelopmenttrendinthefieldofspacemanipulatortechnique,aimingaton-orbitserviceofthetraditionalspacecraftandelim
7、inatingthespacejunk.Visualnavigationandtrackingtechnologyofthenon-cooperativetarget，asakeytechnologyintheprocessofcapturing，istheresearchfocusofscholarsallovertheworld.Inordertosolvethevisualnavigationandtrackingproblemofnon-cooperativetarget,thispaperstudiesposemeasurement
8、andtargettrackingtechnology.Firstly,stereovisionmeasurementmodelbasedontheposition
