基于单目相机的航天器着陆试验的三维运动参数测量方法技术

本发明专利技术涉及基于单目相机的航天器着陆试验的三维运动参数测量方法，属于航天深空探测领域；在验证器的表面粘贴标志点；在试验场内设置3个异位标志点；用全站仪获得全部标志点在全站仪坐标系下的三维坐标；设置高速相机；并在未投放验证器前拍摄首帧图像；将全站仪坐标系的坐标转换为场坐标系下的坐标；并获取相机的内外标定参数；投放验证器，获得验证器各标志点的运动轨迹；获得器坐标系原点的速度和加速度曲线，结合验证器各标志点在器坐标系下的三维坐标，获得验证器在场坐标系的姿态变化，完成运动参数测量；本发明专利技术通过高速摄像机等测量设备，简化测量的标定过程，以航天验证器投放前的状态作为基准，即可测得验证器着陆过程的三维运动参数。过程的三维运动参数。过程的三维运动参数。

【技术实现步骤摘要】
基于单目相机的航天器着陆试验的三维运动参数测量方法


[0001]本专利技术属于航天深空探测领域，涉及基于单目相机的航天器着陆试验的三维运动参数测量方法。

技术介绍

[0002]在航天深空探测领域，航天器在目标天体的着陆和起飞是航天任务的关键节点之一，航天器对地观测和自主控制也是深空探测任务的重点和难点。航天器在正式发射前，为了验证系统的功能和性能，需要进行一系列研制试验，其中航天器着陆试验是对航天器着陆功能性能进行全面考核的一种可靠手段。因此在航天验证器地面模拟着陆试验中能否取得目标高质量和高精度的三维运动参数是衡量试验成败的关键。
[0003]目前，在着陆试验中三维运动参数测量手段主要包括内测和外测两类，其中内测是在航天验证器上安装惯导、力传感器、加速度传感器及对应的采集设备，实现对验证器位置、姿态、加速度、冲击响应、缓冲力等参数的测量；外测主要是采用摄影测量的手段，以实现非接触情况下，对航天验证器各项三维运动参数的精确测量。用摄像测量方法计算目标三维运动参数目前主要的方法是双目测量方法。但双目测量所需的硬件较多，测量前的标定比较繁琐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于单目相机的航天器着陆试验的三维运动参数测量方法，其特征在于：包括：在验证器的表面粘贴标志点；根据标志点建立验证器的器坐标系；在试验场内设置3个异位标志点，通过3个异位标志点建立场坐标系；用全站仪拍摄验证器表面全部标志点和试验场内的3个异位标志点，获得全部标志点在全站仪坐标系下的三维坐标；设置高速相机；并在未投放验证器前拍摄首帧图像；将全站仪坐标系的坐标转换为场坐标系下的坐标；并获取相机的内外标定参数；投放验证器，获得验证器各标志点的运动轨迹；根据验证器各标志点的运动轨迹，获得器坐标系原点的速度和加速度曲线，结合验证器各标志点在器坐标系下的三维坐标，获得验证器在场坐标系的姿态变化，完成运动参数测量。2.根据权利要求1所述的基于单目相机的航天器着陆试验的三维运动参数测量方法，其特征在于：所述验证器为水平放置的长方体结构；在验证器的表面粘贴6对标志点；每对标志点包括2个标志点。3.根据权利要求2所述的基于单目相机的航天器着陆试验的三维运动参数测量方法，其特征在于：其中3对标志点粘贴在验证器其中一个侧壁上；另外3对标志点粘贴在验证器相邻的一个侧壁上。4.根据权利要求3所述的基于单目相机的航天器着陆试验的三维运动参数测量方法，其特征在于：位于同一侧壁上的3对标志点沿竖直方向等间隔设置；且每对标志点水平等间隔设置。5.根据权利要求1所述的基于单目相机的航天器着陆试验的三维运动参数测量方法，其特征在于：高速...

【专利技术属性】
技术研发人员：张剑勇，郭李杨，黎光宇，隋毅，黄伟，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：