中国空间科学技术

中国空间科学技术 ›› 2013, Vol. 33 ›› Issue (6): 33-40.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.06.005

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航天器自主交会对接的视觉相对导航方法

 刘勇1, 徐鹏1, 徐世杰2   

  1. （1北京空间飞行器总体设计部，北京100094） （2北京航空航天大学,北京100191）
  • 收稿日期:2012-09-11 修回日期:2013-07-08 出版日期:2013-12-25 发布日期:2013-12-25
  • 作者简介:刘 勇 1980年生，2008年获北京航空航天大学飞行器设计专业博士学位，高级工程师。主要研究方向为空间飞行器总体技术、制导、导航与控制技术。

Vision-BasedRelativeNavigationforRendezvousandDockingofSpacecraft

 LIU  Yong1, XU  Peng1, XU  Shi-Jie2   

  1. (1BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering,Beijing100094)
    (2BeihangUniversity,Beijing100191)
  • Received:2012-09-11 Revised:2013-07-08 Published:2013-12-25 Online:2013-12-25

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被引次数

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摘要： 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。

关键词: 自主交会对接, 视觉相对导航, 相对姿态确定, 航天器

Abstract: Forthefinalphaseofspacecraftautonomousrendezvousanddocking,thevisionrelativenavigationmethodbasedontheinformationofthespecificreferencelightsourceswaspresented.Undertheassumptionofsmallattitudeangle,therelativenavigationmodelswerededuced.Theclosed-formsolutionforrelativeattitudeandpositionparametersbasedonthevisionnavigationmodelswasderived.ThereducedorderUnscentedKalmanFiltering(UKF)algorithmwasdesignedtoestimatetheinformationofrelativeattitudeangleandrelativeattitudeanglevelocity.Simulationresultsshowthattheproposedapproachprovidesaconvenientwayforobtainingtheinformationofrelativepositionandrelativeattitude,andthereducedorderUKFcanimprovetheaccuracyoftherelativeattitudedetermination.

Key words: Autonomousrendezvousanddocking, Visionbasedrelativenavigation, Relativeattitudedetermination, Spacecraft