中国空间科学技术 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (1): 145-156.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0014
王丽娇1,2,*,陶佳伟1,2,王淑一1,雷拥军1,2
WANG Lijiao1,2,*,TAO Jiawei1,2,WANG Shuyi1,LEI Yongjun1,2
摘要: 针对星载二维转台对空间非合作目标的捕获与跟踪控制问题,充分考虑相机成像特性,设计了从目标初始捕获到视觉跟踪的全流程指向控制策略。首先,目标捕获阶段,考虑相机安装误差及多通道视场中心不重合等因素,通过分析相机图像输出与转台姿态的运动学关系,将相机视轴指向误差映射为转台姿态偏移量,实现了相机视轴与转台末端存在不垂直误差情况下的高精度目标姿态计算,解决了传统方法难以获得解析解的问题。其次,视觉跟踪阶段,针对初始阶段的控制平稳性问题,提出一种基于速度约束能力和像移终端偏差实时调节的像平面轨迹规划策略;针对相机多通道切换的平稳性问题,利用切换点焦平面物理位置的一致性,构建了一种统一坐标尺度的焦平面控制方法,并设计了基于像空间轨迹预估的图像反馈控制策略,通过星体/转台姿态和像平面位置测量预估像平面速度,避免了对像平面速度测量的依赖。进一步优化控制器切换逻辑,引入加权遗忘因子建立切换初期的平稳衔接,兼顾动态速度约束指标及平稳性,提升了系统的鲁棒性和动态性能。最后,验证与应用,通过地面物理试验及在轨应用对上述控制方法进行验证。结果表明,该方法可实现对空间目标的高精度捕获及高平稳跟踪。因此,提出的控制方法有效解决了相机成像约束下的星载二维转台全流程指向控制问题,具有工程实用性。