微小卫星交会对接位姿测量中合作目标设计方法

摘要

针对基于视觉传感器的微小卫星大视距交会对接中,合作目标难以被相机清晰识别的问题,本文设计了一种一体化新型合作靶标,在100 m~100 mm测量范围内,实现由远及近高精度双星相对位姿解算。首先,建立合作目标模型,确定合作目标类型;其次,采用PnP(Perspective-n-Point)算法设计合作目标特征点的个数与尺寸;然后,根据相机视场、焦距与合作靶标的约束关系,确定合作目标模型尺寸;最后,通过理论与实验相结合的手段进行验证。仿真实验结果表明,在双星相对距离为100 m时,姿态误差小于4.01°,位置误差小于7.57 mm。在相对距离为100 mm时,姿态误差小于0.06°,位置误差小于0.02 mm。