A method and system for judging the correctness of ICP position and attitude matching of space non-cooperative target laser point cloud is presented. Ground physics simulation experiments are carried out to obtain the measured point cloud of space non-cooperative target and the known model point cloud of space non-cooperative target. ICP position and attitude matching is carried out to obtain the laser point cloud after ICP matching of standard laser point cloud close to the real space non-cooperative target. The three-dimensional Euclidean space distance of each group of corresponding points on the standard laser point cloud matched by ICP and the real space non-cooperative target is obtained; the standard histogram distribution H2 of the point cloud distance is obtained by histogram distribution statistics; and the consistency of the two histograms distribution trend is judged. The algorithm of the present invention has the advantages of simple data processing, low computational complexity, and is suitable for the engineering application of pose matching for space non-cooperative targets. The influence of point cloud measurement noise is fully taken into account. It can determine whether ICP pose matching achieves consistent pose matching in real time, thereby effectively improving the measurement accuracy of pose matching.
【技术实现步骤摘要】
一种空间非合作目标激光点云ICP位姿匹配正确性判别方法及系统
本专利技术涉及一种空间非合作目标激光点云ICP(IterativeClosestPoint，最近点迭代)位姿匹配正确性判别方法及系统，适用于在有测量噪声的情况下，将测量激光点云作为输入，进行空间非合作目标位姿解算过程中，判别ICP算法是否实现了测量点云与模型点云间的最佳位姿匹配。
技术介绍
随着航天技术的进步和空间任务的多样化发展，对于空间非合作目标位置和姿态的测量需求越来越迫切。应用激光获取非合作目标的点云，具有作用距离远、测距精度高、受外部光照环境影响小，具备全天时工作能力等特点，是空间非合作目标位姿测量的常用测量体制。利用激光的方法获取空间非合作目标点云后，需要对点云进行匹配计算处理，获得测量点云与模型点云之间的位姿关系，或者是获得当前帧测量点云与前一时刻测量点云之间的位姿关系，以此来获得空间非合作目标的相对空间位姿。实际上，空间非合作目标的位姿解算，在数学方法上等效于对两片相同或局部相同的点云进行配准，如果能够实现点云的精确配准，则目标的位姿解算也更加精确。为了提高点云匹配精度，避免点云误匹配，...
【技术保护点】
1.一种空间非合作目标激光点云ICP位姿匹配正确性判别方法，其特征在于步骤如下：(1)开展地面物理仿真试验，采用激光位姿敏感器，在地面模拟实际工况对空间非合作目标靶标进行扫描测量，获得空间非合作目标靶标的测量点云和空间非合作目标靶标的已知模型点云；(2)根据步骤(1)获得的空间非合作目标靶标的测量点云和空间非合作目标靶标的标准点云，确定激光位姿敏感器的标准直方图分布H1；(3)采用激光位姿敏感器，测量空间中真实的空间非合作目标，获得空间中真实的空间非合作目标的测量激光点云；(4)根据空间中真实的空间非合作目标的标准激光点云和步骤(3)测量得到的空间中真实的空间非合作目标的测...
【技术特征摘要】
1.一种空间非合作目标激光点云ICP位姿匹配正确性判别方法，其特征在于步骤如下：(1)开展地面物理仿真试验，采用激光位姿敏感器，在地面模拟实际工况对空间非合作目标靶标进行扫描测量，获得空间非合作目标靶标的测量点云和空间非合作目标靶标的已知模型点云；(2)根据步骤(1)获得的空间非合作目标靶标的测量点云和空间非合作目标靶标的标准点云，确定激光位姿敏感器的标准直方图分布H1；(3)采用激光位姿敏感器，测量空间中真实的空间非合作目标，获得空间中真实的空间非合作目标的测量激光点云；(4)根据空间中真实的空间非合作目标的标准激光点云和步骤(3)测量得到的空间中真实的空间非合作目标的测量激光点云，进行ICP位姿匹配，得到接近于空间中真实的空间非合作目标的标准激光点云的ICP匹配后激光点云；(5)获得步骤(4)得到的ICP匹配后激光点云与空间中真实的空间非合作目标的标准激光点云上，每一组对应点的三维欧几里德空间距离；(6)对步骤(5)每一组对应点的三维欧几里德空间距离，进行直方图分布统计，得到点云距离的标准直方图分布H2；(7)根据步骤(2)激光位姿敏感器的标准直方图分布H1与步骤(6)点云距离标准直方图分布H2，判断两个直方图分布趋势是否一致，若一致则判定步骤(4)ICP位姿匹配正确，否则判定步骤(4)ICP位姿匹配不正确。2.根据权利要求1所述的一种空间非合作目标激光点云ICP位姿匹配正确性判别方法，其特征在于：步骤(1)开展地面物理仿真试验，采用激光位姿敏感器，在地面模拟实际工况对空间非合作目标靶标进行扫描测量，获得非合作目标的测量激光点云和空间非合作目标靶标的已知模型点云，具体如下：地面物理仿真试验是指：在激光位姿敏感器工作距离范围内，放置靶标，该靶标的位置和姿态相对于激光位姿敏感器测量坐标系已知，靶标的已知模型即已知位置和姿态的靶标，用于模拟空间非合作目标，并形成靶标的已知模型点云，用激光位姿敏感器，对靶标进行扫描测量，得到靶标的测量激光点云，即在地面获得模拟实际工况的空间非合作目标靶标的激光点云和靶标的已知模型点云。3.根据权利要求1所述的一种空间非合作目标激光点云ICP位姿匹配正确性判别方法，其特征在于：步骤(2)根据步骤(1)获得的空间非合作目标靶标的测量点云和空间非合作目标靶标的标准点云，确定激光位姿敏感器的标准直方图分布H1，具体如下：对空间非合作目标靶标的测量点云中的每个点，在空间非合作目标靶标的标准点云中，找到与其对应的距离其最近的点，形成对应的点云对，对每一组点云对，求三维欧几里德空间距离，即用空间非合作目标靶标的测量点云中的点坐标减去空间非合作目标靶标的标准点云中的点坐标，并求其绝对值。4.根据权利要求1所述的一种空间非合作目标激光点云ICP位姿匹配正确性判别方法，其特征在于：步骤(3)采用激光位姿敏感器，测量空间中真实的空间非合作目标，获得非合作目标的测量激光点云，具体如下：将激光位姿敏感器运用到空间非合作目标位姿测量的实际工作中，激光位姿敏感器通过对空间非合作目标发射激光，并接收被空间非合作目标表面反射回来的激光回波，测量激光从发射到接收到激光回波之间的时间，进而根据激光的传播速度，以及激光发射的方位角和俯仰角，计算得到空间非合作目标的相对于激光位姿敏感器测量坐标系的一个空间位置点，根据这一原理，在一个测量周期内，对激光位姿敏感器的整个测量视场依次完成激光的发射和激光回波的接收工作，即可形成一帧空间非合作目标的测量激光点云。5.根据权利要求1所述的一种空间非合作目标激光点云ICP位姿匹配正确性判别方法，其特征在于：步骤(4)根据空间中真实的空间非合作目标的标准激光点云和步骤(3)测量得到的空间中真实的空间非合作目标的测量激光点云，进行ICP位姿匹配，得到接近于空间中真实的空间非合作目标的标准激光点云的ICP匹配后激光点云，具体如下：应用ICP匹配算法，对空间非合作目标的测量激光点云和空间非合作目标的标准激光点云进行位姿匹配迭代，以空间非合作目标的测量激光点云和空间非合作目标的标准激光点云相对应的每组点的距离绝对值平方的和最小为迭...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾营迎，王立，华宝成，朱飞虎，刘达，吴云，张春明，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。