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摘要
合作靶标测量是用于航天器交会、对接、抓捕与维修等多类操作任务的重要定位手段，然而目前基于合作靶标的定位方法存在靶标提取运算复杂、易受到干扰等问题，致使时效性和稳定性欠佳，且定位精度也会受到影响。针对此问题，提出基于逆投影变换的多圆形合作靶标相对位姿测量方法，利用成像光束逆投影方式将靶标轮廓点投射到空间中形成多个由射线簇组成的椭圆锥，然后根据合作靶标的多个圆形轮廓与椭圆锥射线簇之间的相对关系构建位姿残差优化模型，并通过Levenberg-Marquardt(L-M)法实现对目标位姿的精确解算。该方法无需根据靶标轮廓点拟合椭圆，提升了计算效率且避免了椭圆拟合产生的精度误差；通过多个射线簇的联合平差运算极大减少了噪声点与错误点对位姿精度的影响，提升了算法鲁棒性和抗干扰性。实验表明，该方法在不同距离、不同噪声环境下均取得较高的精度、计算效率与鲁棒性，为空间机械臂抓捕和交会对接等场景下合作靶标的快速稳定精确视觉测量提供有力支撑。
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单位中国科学院自动化研究所; 北京航天飞行控制中心; 自动化学院; 江西理工大学
