基于点云的非合作航天器位姿测量方法研究.pdf

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1、122上海AEROSPACE航天SHANGHAI第33卷2016年第6期文章编号：1006—1630(2016)06一0122一07基于点云的非合作航天器位姿测量方法研究桂力1、2一，郑顺义1、2，曹姝清4，刘宗明4，陈赘4(1．地球空间信息技术协同创新中心，湖北武汉430079；2．武汉大学遥感信息工程学院，湖北武汉430079；3．武汉大学电子信息学院，湖北武汉430079；4．上海航天控制技术研究所，上海201109)摘要：针对已有基于二维影像的非合作航天器定位定姿方法在目标适应性和稳定性方面的不足，研究了一种基于三维点云的位姿测量方法。提出一种考虑累积误差的参数

2、传递法进行序列点云的配准，用参数传递法获得初始值，在初始值的引导下与基准模型进行快速精确配准，实现了基于实时三维点云的相对运动跟踪，获得了较高的解算精度，方法利用目标的几何形状信息，有更好的普适性和稳健性。分别以仿真模型和现场模型作为测量对象进行位姿跟踪实验，用扫描仪获取动态卫星模型的三维点云并进行位姿解算，测量的运动轨迹与设计值吻合度较好，表明所提方法有较好的稳健性和较高的精度。关键词：非合作航天器；位姿测量；三维点云；点云配准；累积误差；三维运动跟踪；参数传递；ICP算法中图分类号：V448．21文献标志码：ADOI：lo．19328／j_cnki．1006—163

3、0．2016．06．018ResearchofPoseandAltitudeMeasurementforNon-CooperatiVeSpacecraftBasedon3DPointCloudsGUILil·2～，ZHENGShun—yil’2，CAOShu—qin94，LIUZong—min94，CHENYun4(1．CollaborativeInnovationCenterofGeospatialTechn0109y，Wuhan430079，Hubei，China；2．SchoolofRemoteSensingandInformationEngineering，Wu

4、hanUniversity，Wuhan430079，Hubei，China；3．SchoolofElectronicInformation，WuhanUniversity，Wuhan430079，Hubei，China；4．ShanghaiInstituteofSpacefIightControlTechn0109y，Shanghai201109，China)Abstract：TosolvetheprobIemthatexistingmethodsofestimatingoftheposefornon_cooperativespacecraftbasedon2一Dima

5、geshavethedisadvantageofpooradaptabilityandinstabilityforvariantspacecraft，aposeandaltitude(POS)measurementmethodisresearched，whichcanmakefulluseofshapeinformationforobjectsandleadtobetterversatilityandrobustness．Amethodofparametertransferwithconsideringoftheerroraccumulationproblemwaspr

6、oposedforsequentialpointcloudsregistrationinthispaper．AninitialValuewithparametertransferalgorithmwasgotfirstIy．AndthenaregistrationwithbasemodelwasmadequicklybytheinitialValue．ThismethodIeadstoaresultoftrackingwithrelativemovementbasedonreal—timescanning3一Dpointcloudsandahighaccuracyisa

7、chievedinposeandaltitudemeasurement．UsingsimulationsatelIitemodelandfieIdsatellitemodelapartforposetrackingexperiments，aseriesofsatellitemodelpointcloudswitha3一Dpointscannerands01Vingtheresultswhenscanningwerecarriedon．Theresultsshowedthatthemeasuredtrajectorywasconsisten