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《中国人民解放军国防科学技术大学》 2002年
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空间交会对接中光学测量技术研究

徐刚锋  
【摘要】: 本文以空间飞行器的自主交会对接为应用背景,在近距离段采用光学成像敏感器实现两飞行器相对位置及相对姿态的实时精确测量。 文中首先阐述了光学测量的基本原理,在此基础上建立了双目视觉测量模型,讨论了两飞行器之间的相对位置及其相对姿态的测量方法。在目标器上配置多特征点的条件下,建立了运动参数的测量模型,并对此模型进行了误差分析,得到影响测量精度的误差因素;同时,为保证目标器的特征点在整个交会对接过程中不溢出视场,提出了在100m~2m的交会对接过程中对CCD视场角的约束条件。 围绕着提高测量精度的要求,分析了影响CCD图像质量的三类随机噪声,建立局部统计特性为高斯分布的简化图像噪声模型,利用线性最小均方误差滤波器对图像进行预处理,而后根据特征点的亮度和形状特征对特征像点进行检测,进一步在特征像点的匹配中采用自适应的质心迭代算法提高跟踪精度。考虑在近距离段两飞行器之间的相对速度很慢,利用卡尔曼滤波器来对目标器的状态量进行预测和滤波处理。 最后介绍了TMS320C6000系列主要模块和主要特点,重点阐述基于C6201的信息处理机中的数据处理模块。在工程实现中,设计了基于高性能DSP的光学测量系统。在光学标定实验室进行空间交会对接的缩比模型仿真实验,验证了系统的可行性。
【学位授予单位】:中国人民解放军国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:V526

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 高珊;韩艳铧;;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[J];航天控制;2011年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 陈密密;用于空间非合作目标交会的相对测量算法研究[D];解放军信息工程大学;2009年
2 金虎;相对位姿测量解算的FPGA实现[D];重庆大学;2011年
3 白冰;基于Kalman滤波的月球车视觉导航算法研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
4 方超;双目CCD成像目标器识别算法研究[D];南京理工大学;2007年
5 曾占魁;视觉/惯性组合相对导航算法及物理仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 陈根社,文传源,陈新海;航天器相对运动估计的一种并行推广卡尔曼滤波方法[J];航空学报;1996年01期
2 周前祥,连顺国;空间交会对接技术及其发展趋势[J];中国航天;1998年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马传波;马涛;于梅艳;;计算机视觉技术在水利行业中的应用[J];现代农业科技;2012年10期
2 李果;;综合印刷质量检测算法设计与实现[J];安阳工学院学报;2012年02期
3 杨春平,吴健,洪亮,冯彦彦;双CCD系统在三维面形测量中的应用[J];半导体光电;2004年03期
4 苏中;夏艳;吴细宝;;基于激光双目视觉系统的直径测量[J];半导体光电;2008年01期
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6 高爽,肖扬;简化的图像三维重建算法[J];北方交通大学学报;2004年02期
7 钟韬;袁威;左炜亮;;系统标定中的透视投影模型[J];兵工自动化;2011年03期
8 刘伟,袁修干;视觉——目标拾取认知技术的研究及思考[J];北京航空航天大学学报(社会科学版);2001年04期
9 周晓刚,吕乃光,邓文怡,董明利;基于编码方法实现立体视觉中图像的点匹配[J];北京机械工业学院学报;2002年04期
10 王锋;吕乃光;韩建栋;娄小平;;基于双目视觉跟踪的三维拼接技术[J];北京机械工业学院学报;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙勇;李原;王庆林;陈辉;;基于主动投影的结构光视觉系统的标定[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
2 刘吉成;汪熙;王仲;刘爱勇;;基于虚拟环境的摄像机定标中的矩阵研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
3 许丽;陆桂明;;结构光系统的编码光优化设计[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 刘柯楠;杨启良;戈振扬;刘小刚;;一种基于图像的植物根系三维重建[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
5 郭春;罗鹏飞;;一种基于小波变换的目标跟踪算法研究[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
6 卢文锋;;基于贝叶斯方法的超声波图像边界检测[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
7 张秋华;韩琦;孙毅;;空间非合作目标交会运动状态估计的卡尔曼滤波方法[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集(下册)[C];2004年
8 岳富占;曹梦龙;崔平远;崔祜涛;;星际探测车自主导航与控制技术研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第四届学术年会论文集[C];2007年
9 博伟;陈宝东;邵济明;;三指式小型对接机构技术研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会论文集(下篇)[C];2011年
10 李金凤;华建设;;带钢缺陷图的几种边缘检测算法的比较[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘义;对抗条件下被动雷达制导技术及效能评估方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 冯智慧;基于高阶统计量理论的地震层位自动拾取与油气检测技术研究[D];吉林大学;2011年
3 冯肖维;基于多传感器信息融合的移动机器人位姿计算方法研究[D];上海大学;2011年
4 李莉;基于偏微分方程的立体匹配问题研究[D];山东大学;2011年
5 卢建国;基于粒子滤波的视频目标跟踪算法研究[D];北京邮电大学;2011年
6 王斌;图像分割的提升水平集方法[D];西安电子科技大学;2010年
7 周彬;具有饱和非线性的控制系统设计的参量Lyapunov方法及其应用[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 李鹏;交会对接中的滤波问题研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 刘涛;中段弹道目标群天基红外成像探测与识别技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
10 张路;捷联平台成像末制导关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邓小铭;基于OpenCV的物体三维检测系统研究[D];南昌航空大学;2010年
2 张杨;基于双目立体视觉的CCD测距系统设计[D];长春理工大学;2010年
3 葛国强;基于商图像光照补偿的改进[D];大连理工大学;2010年
4 李朝弟;大锻件尺寸测量及形状检测技术研究[D];大连理工大学;2010年
5 韦金汝;彩色图像序列的光流场计算研究[D];广西民族大学;2010年
6 吴京辉;基于独立分量分析的运动目标检测研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 李育宽;基于双目立体视觉的塑料模型逆向工程研究[D];长春工业大学;2010年
8 朱佳华;基于机器视觉技术的车载气瓶水压试验研究[D];华东理工大学;2011年
9 季诚夏;移动增强现实屏幕外对象可视化方法研究[D];浙江大学;2010年
10 王炜;视频背景减除和运动全景生成技术研究[D];浙江大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜小平,赵继广,崔占忠;航天器位置姿态的光学测量方法研究[J];兵工学报;2004年01期
2 徐惠钢;薄煜明;郭治;;浮空器姿态的单目视觉测量解析算法[J];兵工学报;2008年01期
3 温学恒,温景阳;二值目标图象质心的计算[J];长春光学精密机械学院学报;1997年03期
4 谭晓军;余志;李军;;一种改进的立体摄像机标定方法[J];测绘学报;2006年02期
5 汤同伟;王惠南;冯成涛;;航天器交会对接位姿测量最优估计[J];四川兵工学报;2010年02期
6 龚耀寰,李航,苟仲文;基于CORDIC的无开方GIVENS旋转处理方法[J];电子科技大学学报;1997年06期
7 康国华,刘建业,熊智;导航系统中量测滞后异步多传感器集中滤波算法[J];东南大学学报(自然科学版);2005年05期
8 祝世平,强锡富;基于坐标测量机的双目视觉测距误差分析[J];电子测量与仪器学报;2000年02期
9 隋婧,金伟其;双目立体视觉技术的实现及其进展[J];电子技术应用;2004年10期
10 李立宏,曹泉,张福恩,林涛;基于CCD星跟踪器的飞行器姿态估计算法研究[J];光电工程;2000年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 尚洋;基于视觉的空间目标位置姿态测量方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
2 王保丰;航天器交会对接和月球车导航中视觉测量关键技术研究与应用[D];解放军信息工程大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王华;交会对接仿真系统[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
2 卫育新;GPS/INS组合导航定位定向系统研究[D];西北工业大学;2004年
3 崔晓垣;基于光学测量的相对导航技术研究[D];西北工业大学;2005年
4 赵锐;基于单目视觉的物体位姿测量方法研究[D];合肥工业大学;2005年
5 谢荣荣;基于光电成像的组合导航技术研究[D];西北工业大学;2006年
6 赵汝明;虚拟场景成像技术的研究[D];青岛大学;2006年
7 李昕彦;靶场目标姿态特征提取及测量误差修正方法研究[D];国防科学技术大学;2005年
8 韩慧群;GPS姿态测量系统研究与开发[D];哈尔滨工程大学;2006年
9 张万里;小型空间飞行器近距离追踪方法研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
10 赵泽才;基于FPGA的SOC设计技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王丹;王玮;;机载光电/惯性组合着舰导引算法研究[J];仪器仪表学报;2011年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 江刚武;空间目标相对位置和姿态的抗差四元数估计[D];解放军信息工程大学;2009年
2 杨艳春;虚拟环境下月球车仿真试验系统及其若干关键技术研究[D];上海交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 洪伟;基于视觉/MEMS的MAV的位姿估计[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 谢堂涛;空间非合作目标质心位置视觉测量方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高放;空间交会对接技术[J];百科知识;1995年11期
2 周前祥,连顺国;空间交会对接技术及其发展趋势[J];中国航天;1998年01期
3 马婷婷 ,魏晨曦;空间交会对接概述[J];中国航天;2004年07期
4 潘刚,任萱;空间交会对接中太阳光照窗口的研究[J];飞行力学;2002年02期
5 林来兴;空间交会对接技术的发展[J];中国航天;1993年06期
6 周凯;汤国建;施蕾;;交会推力器配置优化研究[J];航天控制;2009年03期
7 荆武兴,吴瑶华,王学孝;关于Hill方程的一点思考[J];哈尔滨工业大学学报;1994年02期
8 唐毓燕;飞行器交会对接中基于滤波方法的传感器故障诊断处理[J];现代防御技术;2004年03期
9 朱仁璋,蒙薇,林彦;航天器交会对接发射时间的选择与确定[J];宇航学报;2005年04期
10 王龙;杨乐平;许军校;;电磁编队飞行与电磁交会对接关键技术及进展[J];装备指挥技术学院学报;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 丁华;曹正蕊;何伟平;;中继卫星支持交会对接测控弧段仿真分析[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
2 张昊;解永春;吴宏鑫;;交会对接成像敏感器中目标标志器的相关问题研究[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
3 刘宇;郑典循;;月面返回交会对接轨道选择[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第六届学术年会暨863计划“深空探测与空间实验技术”重大项目学术研讨会论文集[C];2009年
4 李丽;任熙明;;空间交会对接激光雷达关键技术分析[A];2008年激光探测、制导与对抗技术研讨会论文集[C];2008年
5 程凌;周前祥;;基于视觉方法的交会对接相对位姿测量[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
6 曲战胜;王春慧;;交会对接人机控制仿真系统的研究[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年
7 陈根社;张安;朱建民;;宇航员交会人工智能辅助系统[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年
8 解永春;张昊;石磊;孙承启;;交会对接光学成像敏感器设计中的关键问题[A];全国第十二届空间及运动体控制技术学术会议论文集[C];2006年
9 郝云彩;;空间自主交会对接光学导航敏感器测量组合技术发展与设计概要[A];全国第十二届空间及运动体控制技术学术会议论文集[C];2006年
10 吴云洁;师帅;;交会对接模拟器控制系统设计[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李苹洁;确保交会对接任务软件可靠性[N];中国航天报;2011年
2 尹婷婷;长征二号F火箭赴酒泉执行首次交会对接任务[N];中国航天报;2011年
3 记者 王瑶 通讯员 刘涵喆;远望号测量船队交会对接测控任务准备基本就绪[N];解放军报;2011年
4 ;正视问题 振奋精神 落实责任 全力以赴 确保首次交会对接等型号任务取得圆满成功[N];中国航天报;2011年
5 余建斌;智慧让梦想与现实“交会对接”[N];人民日报;2011年
6 记者 徐壮志 王玉山 李惠子;首次交会对接:要求高难度大[N];新华每日电讯;2011年
7 见习记者 孙丁玲;载人航天工程交会对接任务将开展独立风险评估[N];中国航天报;2010年
8 本报记者 朱丽 付毅飞;“天宫一号”蓄势待发 肩负交会对接重任[N];科技日报;2011年
9 本报记者 王峰;天宫一号今日上天 “梦幻对接”方案揭盅[N];21世纪经济报道;2011年
10 本报见习记者 尚文超;荣誉与挑战同在[N];光明日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谢雪康;双向空间交会对接激光搜索跟踪技术研究[D];电子科技大学;2003年
2 李鹏;交会对接中的滤波问题研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 付强;毫米波导引头智能化信息处理技术研究[D];国防科学技术大学;2004年
4 钱山;在轨服务航天器相对测量及姿态控制研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 王保丰;航天器交会对接和月球车导航中视觉测量关键技术研究与应用[D];解放军信息工程大学;2007年
6 蒋自成;基于虚拟现实的航天器手控交会技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
7 罗亚中;空间最优交会路径规划策略研究[D];国防科学技术大学;2007年
8 张志勇;飞行目标位置和姿态光电测量技术的研究与应用[D];电子科技大学;2008年
9 王华;交会对接的控制与轨迹安全[D];国防科学技术大学;2007年
10 宋新;红外地面目标的检测、识别与跟踪技术研究及实现[D];国防科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐刚锋;空间交会对接中光学测量技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
2 邱月明;基于安全性的交会对接近程段运动控制策略研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 冯云昊;一种航天器交会近距离段自适应鲁棒控制算法研究[D];重庆大学;2011年
4 王华;交会对接仿真系统[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
5 王承财;交会对接地面仿真控制系统设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 王祥;基于STC12C5A56S2单片机的炮兵信息处理机软硬件设计[D];电子科技大学;2010年
7 王晋明;嵌入式炮兵信息处理机的设计与实现[D];大连理工大学;2006年
8 赵遥劲;图像信息处理机的图像处理方法研究[D];华中科技大学;2011年
9 刘长久;空间交会激光雷达测量技术及计算机仿真[D];电子科技大学;2006年
10 张丽华;交会对接模拟器测量系统设计与实现[D];北京邮电大学;2010年
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