中国空间科学技术

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基于马达代数的交会对接相对位姿测量算法

 陈伟    陈志明   王惠南   

  1. （南京航空航天大学航天学院，南京210016）
  • 收稿日期:2014-12-31 修回日期:2015-03-02 出版日期:2015-08-25 发布日期:2015-08-25
  • 作者简介:陈伟 1992年生，2013年毕业于南京航空航天大学通信工程专业，现为南京航空航天大学导航、制导与控制专业硕士研究生。研究方向为交会对接视觉导航。

MeasurementAlgorithmBasedonMotorAlgebraforRelativePositionandAttitudeDeterminationofRVDSpacecraft

CHEN  Wei   CHEN  Zhiming    WANG  Huinan   

  1. (CollegeofAstronautics,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016)
  • Received:2014-12-31 Revised:2015-03-02 Published:2015-08-25 Online:2015-08-25

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摘要： 精确测量追踪航天器与目标航天器之间的相对位姿关系是成功完成航天器交会对接任务的关键。传统的位姿测量算法将旋转和平移分而视之，破坏了三维运动的统一性，同时增加了算法的复杂性和计算难度。针对这个问题，采用双目视觉测量方法，在马达代数框架内，以两个特征光点确定的特征直线为变换基元，统一描述并设计算法测量追踪与目标航天器之间的位姿关系，最终将两航天器之间的相对位姿解算问题简化为求解两个线性方程组。该方法在计算形式上更为简洁，且测量受特征光点的安装位置限制较小。仿真结果表明，算法具有较高的精度和稳定性，可以满足航天器交会对接任务的要求。

关键词: 马达代数, 交会对接, 相对位姿, 双目视觉, 航天器

Abstract: Accuratemeasurementoftherelativepositionandattitudebetweentheactivespacecraftandthetargetspacecraftisthekeytothesuccessfulcompletionofrendezvousanddocking(RVD)mission.Inthetraditionalvectormeasurementmethods,thepositionandattitudeareusuallytreatedseparately,whichledtothedifficultyofalgorithmdesignandcomputationalcomplexity. AnewbinocularvisionmeasurementalgorithmbasedonmotoralgebrawasproposedtouniformlydescribetherelativepositionandtheattitudeofthetwoRVDspacecraft.Thisnewalgorithmhasamoreconciseformandsomecomputationaladvantagescomparedtothetraditionalmethods.Therelativepositionandattitudedeterminationproblemwassimplifiedtosolvingtwolinearequations.SimulationresultsshowthatthealgorithmcanmeetthemeasurementaccuracyrequirementsofRVDmissions.

Key words: Motoralgebra, Rendezvousanddocking, Relativepositionandattitude, Binocularvision, Spacecraft