一种交会对接目标灯形心与质心偏差标定方法

摘要

为了解决目标灯形心与质心不一致的问题，本发明提出了一种交会对接目标灯形心与质心偏差标定方法，目的在于标定出目标灯形心与质心之间的偏差，提高两飞行器相对定位的精度。一种交会对接目标灯形心与质心偏差标定方法，包括以下步骤：第一步建立控制场，第二步建立计算机视觉模型，第三步标定形心与质心坐标。本发明将计算机视觉与图像处理技术相结合，在目标灯周围布设控制场，由控制场建立基准镜坐标系与立方镜坐标系间的转换参数，由目标灯质心所在的直线方程和所在平面方程计算得到目标灯图像的质心坐标。本发明解决了交会对接中目标灯形心与质心位置的定量计算的难题，为我国交会对接飞行器的相对位置测量提供了技术支撑。

主权项

一种交会对接目标灯形心与质心偏差标定方法，其特征是包括以下步骤：第一步：建立控制场：在目标灯周围增加控制点，使用经纬仪测量控制点在经纬仪坐标系下的坐标；之后利用目标灯上的立方镜对控制点坐标进行准直测量；最后通过坐标转换，将目标灯形心坐标在经纬仪坐标系下的坐标和控制点形心在经纬仪坐标系下的坐标转换为立方镜坐标系下的坐标；第二步：建立计算机视觉模型：利用CCD光学成像敏感器对目标灯和控制点进行图像采集，然后采用边界提取算子对边界进行提取，计算目标灯和控制点在图像中的形心和质心坐标；第三步：标定形心与质心坐标：将第二步中计算出的目标灯和控制点的形心和质心坐标转换成控制场中的三维坐标；然后计算视觉共线方程公式(1)中的参数；最后将目标灯在图像中的质心坐标代入公式(1)中，并结合平面方程公式(2)可计算得出目标灯质心在立方镜坐标系下的三维坐标；$\left\{\begin{array}{c}x-x_0+\Delta x=-f\frac{a_1(X-X_S)+b_1(Y-Y_S)+c_1(Z-Z_S)}{a_3(X-X_S)+b_3(Y-Y_S)+c_3(Z-Z_S)}\\ y-y_0+\Delta y=-f\frac{a_2(X-X_S)+b_2(Y-Y_S)+c_2(Z-Z_S)}{a_3(X-X_S)+b_3(Y-Y_S)+c_3(Z-Z_S)}\end{array}\right.---\left(1\right)$aX+bY+cZ+L＝0   (2)公式(1)中：x₀，y₀表示主点坐标，Δx，Δy为畸变改正量，f为相机的焦距，X_s，Y_s，Z_s为外参数平移参数，a₁，b₁，c₁，a₂，b₂，c₂，a₃，b₃，c₃为外参数旋转矩阵参数，(X，Y，Z)为空间任意一点三维坐标，(x，y)为空间任意一点在像平面的像点坐标；公式(2)中：(X，Y，Z)为空间任意一点三维坐标，a，b，c为平面方程系数，L为平面方程中常数项。