基于立体视觉的飞行器运动姿态测量技术及其应用

针对某飞行器地面试验测量需求,介绍了基于立体视觉的飞行器运动姿态测量技术的基本原理和系统组成,并对其测量结果进行了分析。试验结果表明,该系统能高度准确地实时测量弹体姿态角和位置,考核了弹上制导和导航准确度,为试验的顺利完成提供了测量保障。     

空间扫描

欧洲第1个“自动转移飞行器”进入最后总装 欧洲为“国际空间站”研制的“自动转移飞行器”(ATV),目前已进入最后的总装和测试阶段,主要是验证其电子设备和4个10m长的太阳电池阵。第1个“自动转移飞行器”拟定于2005年从圭亚那航天中心用阿里安-5火箭发射。“自动转移飞行器”是为“国际空间站”运送燃料、水和其他供应品的。同时也用来助推“国际空间站”因轨道下降而重新提升到标准的400km高度。届时,“国际空间站”除了有俄罗斯的进步号运货飞船外,又多了一种欧洲的无人运送飞行器。 (一兵) 海射火箭成功发射美国卫…     

从空间站起飞直接进入行星际转移轨道的可能性

航天技术的发展使空间站作为行星际飞行器的发射基地成为可能。充分利用双曲线剩余速度,使空间飞行器在从空间站起飞、离开空间站轨道后能直接进入飞向其它行星的转移轨道,从能量观点来看,是十分有利的。文章给出这种可能性的约束条件。     

美国西欧空间站合作的新进展

此起彼伏的国际空间站合作,由于欧洲、美国、日本和加拿大的政府及空间机构的代表于去年5月中在华盛顿恢复谈判而趋向好转。讨论集中在美国于4月底向可能的空间站合作者提出新的初步建议书上。这项建议已是过去两年里美国提出的第五、第六次草案了。由于美国国防部坚持空间站用于军事目的,以及美国人拒绝考虑欧洲载人自由飞行器(MTFF)作为空间站系统的一部分,致使合作受到     

美轨道机动飞行器在1990年飞行

美国航宇局在其一九八六财政年度预算中,增加了一个新的有意义的项目——轨道机动飞行器(OMV)。这个项目在美航宇局一九八六财年预算总额(七十七亿八千万美元)中所占比例虽然很小,但是它象征着一个新系统研制工作的开始。轨道机动飞行器目前处于系统论证阶段。它将是一个由宇航员遥控的不载人飞行器,从事轨道卫星与航天飞机之间的渡运工作。此外,它还将在航宇局空间站的组合和操作中发挥一定的作用。轨道机动飞行器     

视觉导航下基于H2/H∞的航迹跟踪

为了从理论上研究视觉导航系统的特性,首先在物理上将视觉导航系统划分为传感器(摄像头、激光测距仪)和视觉处理计算机。针对视觉处理计算机,建立视觉位置测量模型。将视觉位置测量模型的不确定性分为参数不确定性和输入干扰2种。然后通过仿真详细分析了视觉位置估计针对不同模型不确定性的敏感程度。最后在引入视觉位置测量模型不确定性的基础上研究H₂/H_∞混合鲁棒控制在航迹跟踪上的应用,并给出了保证航迹控制系统稳定性和跟踪性能情况下的视觉位置测量模型摄动范围,对计算机视觉算法的研究具有一定的指导意义。     

广角镜

欧空局的自动转移飞行器(ATV) 欧空局计划用阿里安5运载火箭,为国际空间站作补充供给飞行。因此,欧空局打算发展一种自动转移飞行器(ATV)(见右图)。它能够将各种不同类型的有效载荷送到空间站:如空间站的部件、科研     

苏联发射组合式空间站——评述宇宙1267号飞行器

1981年4月25日,苏联从拜克努尔发射场发射了一艘命名为“宇宙1267”的空间飞行器。该飞行器的成功发射,引起了西方各国、特别是美国的极大关注。美国战略分析家在宇宙1267发射后不久就一再强调指出:该飞行器是苏联组合式空间站的第二次轨道飞行试验,它标志着:苏联空间站的发展可能接近了一个重大的转折     

首枚H-2B火箭发射首艘HTV货运飞船:日本迎来航天运输新时代

日本时间9月18日凌晨,日本首艘无人航天货运飞船——空间站转运飞行器1号（HTV1）到达国际空间站附近约10米处。国际空间站内的航天员操作机械臂,成功完成了HTV1与空间站的对接。     

基于三目视觉的航天器交会对接位姿测量方法研究

随着载人航天和宇宙空间站的不断发展, 航天器自主对接技术显得日趋重要. 在航天器对接的最后逼近阶段, 实时精确测量两航天器间的相对位置姿态参数是对接成功的关键. 针对航天器交会对接中位置姿态参数的测量问题, 研究了三目视觉的非线性测量方法, 阐述三目视觉的测量原理并建立数学模型, 将相对位姿参数求解问题转化为非线性优化问题, 进而利用Levenberg-Marquardt算法求解. 仿真研究表明, 与双目视觉线性方法和三目视觉线性方法相比, 该方法能降低图像匹配误差的影响, 提高特征点的定位精度, 增加测量系统的可靠性.      

基于先验子图检测的失效航天器SLAM方法

基于激光雷达的航天器位姿估计技术是当前在轨服务研究热点。针对失效航天器位姿估计,将通用的图优化SLAM技术应用到空间非合作目标的研究中。为解决SLAM算法在动态场景中产生累积误差问题,利用失效航天器自身运动特点,提出一种基于先验子图检测改进的SLAM算法。在该算法中,通过激光雷达和惯性测量单元分别采集失效航天器及周围环境的点云数据、服务航天器的运动信息,构建出服务场景下航天器的相对位姿图;再采用先验子图检测方法建立不连续的位姿节点间的约束关系;最后用约束信息对位姿图进行优化。仿真结果表明,相较于通用的SLAM算法的位姿估计,该方法减小了累积误差,提高了相对位姿估计精度,可以为后期的导航、控制等在轨任务提供信息。     

一些空间站活动的智能系统

空间站活动的自主性要求空间系统具有智能。本文就空间站的一些活动,尤其是针对材料生产所需的智能:空间视觉,空间机器人规划,智能敏感器,专家系统等提出初步的设计思想和技术实现途径。并对支持这些智能的空间站计算机系统作一构思。     

空间机器人自主定位定向方法研究

针对机器人在月球或火星上进行采矿的应用背景,研究了切平面捷联惯导方案、视觉定位方案、静态和动态的视觉/惯性组合定位定向方案.所提出的视觉/惯性组合导航系统使惯导系统的导航精度有很大的提高,同时只要求机器人携带很少的设备,大大降低了系统的成本.仿真结果表示该方案可行.      

基于结构光的空间大目标特征重构与位姿测量

针对因缺少空间非合作大目标的全局特征而难以实现相对位姿测量的问题,提出利用点状光源与单目光学相机组成点结构光视觉测量系统进行特征重构与位姿测量的方法。以非合作大目标上尺寸未知的局部矩形特征为测量对象,首先建立点结构光视觉测量系统相对位姿测量模型;接着利用相对约束关系给出特征重构方法并获得隐性特征点;然后利用特征点计算测量系统与非合作大目标之间的相对转移矩阵得到相对位置和姿态。通过数字仿真校验该方法的有效性并对测量误差因素进行分析,仿真结果表明该测量方法是有效的。     

空间非合作目标的逼近控制仿真研究

近距离的相对运动逼近过程是空间在轨服务中非常重要的一个阶段.对该过程的动力学与控制过程开展研究,建立服务航天器向目标航天器逼近过程中的相对姿态运动模型和相对位置运动模型,在目标航天器本体坐标系下,采用直线逼近制导律,基于经典的比例-微分控制律对逼近过程中的相对运动状态进行跟踪控制.最后,建立Simulink动力学模型并开展仿真分析,仿真结果表明六维相对运动模型的可靠性以及控制方法的有效性.     

圆及椭圆轨道释放绳系子星的方法研究

研究绳系卫星系统质心沿椭圆轨道运动时，子星释放的最佳初始条件，运用变量替代简化动力学控制方程；对圆轨道运动的母星，采用轨道转移方法释放子星，计算弹射变轨参数及过渡轨道终了真近点角。本文取消母星质量远大于子星质量的假设，考虑子星释放过程中绳系卫星系统质心随子星运动的变化，所得结果更具有普遍意义。数值模拟结果表明，所述方法的有效性。     

航天器自主交会对接的视觉相对导航方法

针对航天器自主交会对接在最终逼近阶段的相对导航问题,研究了基于特征光标的航天器视觉相对导航方法。首先建立了小角度假设条件下的相对导航模型。给出了航天器相对位置和采用欧拉角描述的相对姿态的近似解析算法。其次利用相对姿态的解析解作为观测信息,采用降阶的无迹卡尔曼滤波方法对目标航天器的姿态角和惯性角速度进行了估计,间接得到了相对姿态和相对姿态角速度的估计值。数值仿真表明提出的解析算法能够有效获得相对位置和相对姿态测量信息,通过降阶滤波可明显提高相对姿态确定精度。     

基于单目视觉原理的空间位置测量技术研究

为了提升空间位置测量的自动化程度,采用单目视觉原理建立空间成像方程,将三维的空间坐标转换为两维的图像坐标,由此实现单目视觉的空间位置测量。本文推导了单目视觉定位的基本成像方程,对建立的定位装置,进行了实际定位实验,实现了预期的测量结果。基于视觉原理的空间位置测量技术,具有良好的推广应用价值。     

基于单目视觉原理的空间位置测量技术研究

为了提升空间位置测量的自动化程度,采用单目视觉原理建立空间成像方程,将三维的空间坐标转换为两维的图像坐标,由此实现单目视觉的空间位置测量。本文推导了单目视觉定位的基本成像方程,对建立的定位装置,进行了实际定位实验,实现了预期的测量结果。基于视觉原理的空间位置测量技术,具有良好的推广应用价值。