一、基于OpenGL的交会对接仿真系统（论文文献综述）
刘阳[1]（2020）在《面向星箭对接环的视觉位姿测量方法研究》文中指出空间机器人在未来太空探索活动中扮演着至关重要的角色,它能够代替宇航员执行各种空间任务,成为了当前航天领域的研究热点。其中,视觉测量技术是其成功开展在轨服务的关键,它能够提供目标航天器的位姿参数,从而提高在轨操作的安全性。本文将星箭对接环选作在轨航天器的通用视觉特征,详细分析了空间机器人接近阶段的全局视觉测量方案以及捕获阶段的手眼视觉测量方案。太空环境下光照条件较差,MLI保温隔热层的高反射性极易产生“过曝”或“亮斑”现象,同时低压芯片也对算法的实时性能提出了更高的需求。针对上述问题,本文提出了一种基于弧段重组的自适应椭圆检测算法。它能够根据图像二维信息熵自动调整边缘检测阈值,降低了光照影响,同时基于曲率连续性假设从图像中提取单像素边缘曲线集合,奠定了椭圆检测的基础;设计了一种基于轨迹方向的分段线性插值算法,通过比较长度偏差以及轨迹方向的分布规律实现了直线特征的判别,在保持图像基本轮廓的前提下大幅减少了数据量;分析了椭圆弧的几何判别条件并以其作为基本元素来拟合椭圆,同时在椭圆缺失区域内搜索遗漏边缘点来校正检测结果,提高了检测精度并有效防止多重检测现象的发生。研究了空间机器人接近过程中的全局视觉测量算法。提出了空间锥视觉测量模型,以二次型的形式建立了2D图像平面与3D空间圆的映射关系,进而推导出位姿参数的闭式解。通过优化双目空间锥约束方程以及姿态角的定义,解决了传统算法中的姿态二义性问题。在此基础上,讨论了相机故障情况下的单目空间锥视觉测量算法,根据相似对角化原理简化了空间锥表达式,并就半径已知及半径未知两种情况分别提供了对应的解决方案,提高了视觉测量算法的可靠性及在轨服务的安全性。研究了空间机器人捕获过程中的手眼视觉测量算法。针对近距离情况下星箭对接环图像特征不完整的问题,设计了三线结构光近距离视觉测量系统,由单目手眼相机以及平行前向的三束线激光器构成。在传统双线结构光的基础上增添了一组线激光器,解决了特殊姿态下间断点丢失的状况,同时冗余设计也增加了视觉系统的可靠性。借助结构光平面与星箭对接环端面相交形成的6个间断点特征,逐步实现了对接环位姿参数的求解:设计了基于Ar Uco标记的平面标定板来标定线结构光平面方程,进而根据间断点的图形投影求得其空间三维坐标,然后利用最小二乘原理推导出星箭对接环位姿参数的解析表达式,解决了传统几何交点法的数据抖动现象,提高了视觉测量精度。此外,讨论了三种常见的失败检测案例并给出相应的解决方案,同时分析了图像定位精度对于间断点三维测量误差的影响。搭建了基于OpenGL的虚拟仿真平台,它能够排除镜头畸变、电磁噪声等干扰因素的影响,得到目标卫星的实时仿真图像,同时又可提供实际的位姿参数,解决了星箭对接环虚拟圆心参考点不易直接测量的问题,便于视觉测量算法前期的开发与调试。围绕空间机器人各个阶段的视觉位姿测量任务,分别开展了相关验证实验。针对位姿测量结果中的异常数据,提出了基于灰色预测模型的卡尔曼滤波算法,能够得到最小均方差条件下的最优估计结果,改善了视觉测量中的误检与漏检现象,同时实现了噪声数据的平滑滤波,提高了空间机器人系统的跟踪控制精度,增强了在轨服务的安全性。
于志睿[2]（2019）在《追踪器空间操作视觉检测与安全性预报》文中研究指明本课题来源于哈尔滨工业大学模式识别与智能系统研究中心承担的项目,课题涉及空间交会对接位姿测量问题。本文主要研究了交会对接近距离阶段的仿真样本生成以及单目视觉检测方法和安全性预报方法,在仿真样本上验证了方法的可行性并测试了性能表现。本文利用已有的目标器3D模型和控制系统随机生成的打靶数据来生成仿真样本。通过3D图像库编写代码生成软件仿真样本,通过3D打印的物理目标器模型和监视相机来生成3D打印模型仿真样本,通过物理目标器模型以及九自由度转台精确控制监视相机来生成半物理仿真样本。生成的大量仿真图像样本为深度神经网络的训练提供了可能。首先利用常用的特征法来完成视觉测量任务。从目标器成像中检测出n个显着特征的像素坐标,利用PnP问题的解法来计算相对位姿。针对特征检测提出了基于模板匹配的特征检测流程,通过检测一组模板的ORB特征以及待检测图像的ORB特征,选取匹配最好的一对点,求得单应矩阵,从而计算出待检测图像中n个特征点的坐标。然后结合了EPnP算法和LHM正交迭代过程,给出了新的PnP解法来解算位姿。本文还利用较快速的特征点跟踪算法来提高运算速度并应对特征检测失败的情况。经过观察和分析打靶数据的三维分布特点,用二维高斯模型来进行安全性评估。考虑到深度神经网络在计算机视觉领域的广泛应用,本文研究了基于深度神经网络的位姿估计和安全性预报方法。位姿估计神经网络在PoseNet网络结构的基础上进行了修改,并加入空间金字塔池化层,改进了损失函数;本文还使用了LSTM时序网络来根据前k帧位姿预测当前位姿;对于安全性评估,训练了一个简单的全连接网络,并将其与位姿估计网络结合得到从图像到安全性的端到端网络结构。为了更好的完成空间交会对接视觉检测和安全性预报任务,本文开发了交会对接过程监控与反演系统,调用上面提出的两类方法来进行位姿测量和安全性预报,并用OpenGL库将交会对接过程用3维动画反演出来,还加入了人工干预模块提高系统的可靠性。
王梓[3]（2018）在《无人机着舰回收机载视觉导引测量方法研究》文中研究指明舰载无人机具有在舰船上起飞降落的功能,可以随舰船执行各种任务,因而具备比陆基无人机更广阔的作战范围,但也涉及到了更多的技术难点。视觉导航的工作波段远离当前的电子对抗的频率,具有成本低、精度高、隐蔽性和便携性好的优点。本课题以舰载无人机着舰导引回收为研究背景,研究了无人机着舰过程中的中后期阶段的机载视觉导引问题。视觉导航要求根据不同的视觉特征选择对应的位姿估计算法。在无人机着舰的中期阶段,可以从机载视觉中提取得到清晰完整的舰船轮廓,对应的研究内容为基于轮廓特征的位姿估计;在无人机着舰的后期阶段,不能对舰船整体轮廓成像,但可以检测得到舰船目标上的合作标志,可以采用基于点特征的位姿估计方法,其技术难点是在复杂背景环境下,如何稳定地布置、检测定位舰船上的合作标志。本文主要研究内容如下:针对复杂背景下可见光合作标志的检测问题,提出了一种基于时间编码的合作标志可见光合作标志布置与检测方法,利用可见光灯作为无人机着陆的合作目标,利用时间继电器时间改变光源的强度,分析了其变化的规律,采用差图像、浮动阈值以及几何条件约束等方法实现了从视频序列图像中稳定检测提取可见光合作标志。针对参考点数目大且存在少量误匹配的N点透视问题,利用李代数可导的性质,推导了像方残差平方和对位姿增量的偏导数,并对样本进行加权处理,实现了一种基于李群的迭代重加权位姿估计算法。实验表明,在存在少量误匹配的情况下,本文算法在精度上与RANSAC算法不相上下,在计算效率上具有明显优势。针对基于轮廓特征的单目刚体位姿估计问题,提出了一种基于2D-3D匹配的单目刚体位姿估计方法。分析了OpenGL虚拟相机与OpenCV真实相内外参数的对应关系,以虚拟相机为桥梁,间接建立了从输入图像到目标三维模型的对应关系,设计了一种迭代位姿估计的框架方法,使用本文第三章的方法更新虚拟相机位姿参数,实现了单帧图像的单目位姿估计方法。实验表明,本文算法执行效率较高、对噪声鲁棒性强,收敛半径较大,可以用于视频序列图像中目标位姿跟踪。
鄂薇[4]（2019）在《自主交会中非合作航天器及其柔索结构视觉测量方法研究》文中提出空间交会对接在航天器在轨服务、空间攻防以及废弃航天器清除等任务中占有重要的地位。为降低空间交会对接任务中对地面站的依赖性,跟踪航天器需要具备对交会目标运动状态测量的能力。利用视觉系统获取交会目标运动状态时,不同观测距离下交会目标的图像特征具有较大差异,采用的图像处理算法与运动参数测量方法也有所不同,尤其在非合作航天器及其柔索结构的运动状态测量上存在不少问题有待解决。非合作航天器不具备辅助测量的标志,其柔索结构的图像灰度均匀无纹理,对这两类目标在不同距离下进行图像提取与跟踪测量具有较大难度,因此本文对自主交会过程中不同测量距离下非合作航天器及其柔索结构的图像提取算法与运动参数测量方法存在的难点进行研究,主要工作如下:针对真实天基观测图像来源涉密、场景及数量受限的问题,对空间目标天基观测图像的仿真方法开展研究。建立了空间目标动力学模型与天基光学可见性约束模型,实现了对不同观测距离下空间目标与柔索结构的天基观测图像仿真,为后续空间目标与柔索结构的图像处理算法与运动参数确定算法研究提供了数据来源与模拟环境。在远距离观测下交会对象的图像特征呈光点状,为实现基于这种图像特征的空间目标轨道确定,分别对恒星跟踪模式下空间目标的图像提取方法、极短弧观测数据下的轨道确定算法以及基于容积卡尔曼滤波算法的轨道改进算法进行了研究。针对运行速度差异较大的多目标图像提取问题,提出了一种适用于空间目标条纹图像分割的最大类间方差改进法,该方法能够自适应计算最优分割阈值将多目标从恒星背景中提取出。针对极短弧段观测数据下经典轨道确定方法求解精度低的问题,建立了基于遗传算法的空间目标初始轨道参数求解运算模型,并采用容积卡尔曼滤波算法对空间目标进行轨道改进,通过数学仿真验证了相关算法的有效性。在近距离观测下能够获取到非合作航天器丰富的图像特征,通过分析航天器自然特征的成像效果,选择利用星箭对接环与太阳帆板两种特征结构进行相对姿态确定,并对两种特征结构的图像提取方法与相对姿态确定方法进行了研究。针对星箭对接环单圆定姿求解具有二值性的问题,提出了一种利用同心圆结构的姿态快速确定方法,利用投影同心圆代数约束对法向量求解的特殊性,实现了在不依赖额外测量信息的条件下,基于单目视觉对圆心与半径未知的星箭对接环结构快速姿态确定。通过数学仿真分析了两种特征结构的定姿误差,并利用双特征结构对失效航天器进行相对定姿,验证了利用目标航天器特征结构对非合作航天器进行相对姿态确定的有效性。在近距离观测下航天器柔索结构的非均匀运动会导致成像灰度分布不均匀、较低信噪比以及运动模糊的问题。为了提高柔索的图像提取精度,分别在不同运动速度阶段采用中心线提取算法与运动模糊分割算法,并且设计了一种针对柔索运动模糊区域的边缘分割算子,能够对由运动所引起的模糊图像进行分割,并提取出曝光初始与结束时刻的柔索位形,不仅解决了高速运动下中心线提取算法精度较低的问题,同时还实现了在相同硬件条件下,提高了相机的固有图像采集帧频,降低了测量系统的成本与复杂性。针对柔索自身灰度均匀、图像特征不明显,需要粘贴或喷涂特征点才能进行跟踪的问题,提出了一种适应绳索弯曲及纵向弹性形变的视觉物质点跟踪算法,能够在不需要外部提供特征的情况下对柔索上任意点进行跟踪,从而在测量过程中不影响柔索自身的动力学特性。通过数学仿真验证了柔索图像提取与跟踪算法的有效性。搭建了物理仿真实验平台来验证利用目标航天器特征结构的相对姿态确定方法与航天器柔索结构运动状态的视觉测量方法。分别设计了在不同测量距离、光照以及姿态角条件下利用双特征结构的相对姿态确定实验,验证了利用双特征结构对非合作航天器进行相对姿态确定的有效性与实用性。在航天器柔索结构运动状态的视觉测量方法验证实验中,分析了视觉测量系统的误差、柔性绳索图像提取误差以及由图像提取误差引起的空间位置误差,验证了运动模糊分割算法对柔索图像提取的有效性,并在明确视觉系统测量误差的情况下,验证了基于绝对节点坐标法的柔索动力学模型精度。
许宗飞,潘顺良[5]（2016）在《实时数据驱动的交会对接仿真平台设计与实现》文中研究表明航天器地面综合测试时,为了在测试数据显示基础上,动态展示航天器交会对接过程,验证交会对接飞行方案的正确性,为航天员手控交会对接训练提供支持,设计航天器交会对接仿真系统,给出交会对接仿真平台设计架构;通过对航天器建模、虚拟场景装配、模型驱动方法、阳照区/阴影区绘制、姿态和星下点轨迹计算方法研究,开发实现航天器交会对接仿真平台;平台由实时测试数据驱动,在航天器地面静态测试下,可以实时显示航天器三维飞行状态及星下点轨迹;目前,仿真平台已经应用于航天器地面综合测试过程中,同时,平台可以扩展支持航天器在轨飞行动态展示,丰富了航天器测试和监视手段,具有较高工程应用价值。
王冠吉[6]（2016）在《航天器交会对接中的若干遥操作关键技术研究》文中认为交会对接技术作为载人航天三项基本技术之一,被广泛应用于大型航天器的在轨组装,空间站的补给和空间站工作人员的轮换等方面。按照平移靠拢段控制方式的不同交会对接可分为手动交会对接,自动交会对接和遥操作交会对接三种。遥操作交会对接比之于自动交会对接具有更高的可靠性,且不受手动交会对接载人条件的限制,因而遥操作交会对接技术的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文重点研究了遥操作交会对接过程中追踪器和目标飞行器的动力学建模,并针对通信链路存在时延的问题,重点研究了预测显示技术和共享控制技术来提高整个控制系统对时延的适应能力,搭建软件仿真平台对所提出的控制理论进行验证。主要研究内容包括以下几个方面:首先,分析了追踪器和目标飞行器的受力情况,选定惯性坐标系和轨道坐标系对其进行描述,根据不同的轨道假设,建立了 T-H方程和C-W方程作为两者的动力学模型。为了减小控制系统运行过程中的计算开销,对上述动力学模型进行简化处理,分析处理后的建模误差并提出相应的处理办法。其次,针对通信链路存在时延给整个控制系统带来不良影响的问题,提出了预测仿真策略,基于追踪器的动力学模型,在软件环境中实现了对远端环境和被控对象的预测仿真,包括对追踪器运动状态的预测,预测模型的修正以及预测结果显示等等,增强了操作人员对远端环境的感知能力,提高其操作命令的准确性,并改善了操作人员的操作体验。再次,提出了一种基于输入输出的模型参考自适应控制器的共享控制策略,采用基于模糊逻辑的共享权值分配系统,实现了操作者和自动控制器两者对追踪器运动状态的合理控制,并且避免错误命令对追踪器运动状态的不良影响。最后,搭建了交会对接的平移靠拢段任务的软件仿真平台,在仿真平台下对整个平移靠拢段交会对接任务进行仿真实验,收集并分析实验结果,验证了前文所提出的控制策略的有效性。
贺瑞聪[7]（2015）在《空间交会对接中目标航天器位姿图像处理及杂散光技术研究》文中研究说明在空间光学系统中，图像的生成会受杂散光、空间距离、轨道参数等很多因素影响。为了获取精确的图像，这些因素应该综合考虑。在获取真实图像之前，仿真是必要的。通过对比仿真图像和真实图像，就可以判断精确度。本文主要工作是利用3DStudio Max软件建立了目标卫星的三维模型，并且根据目标航天器和对接航天器的位置和距离对目标航天器的真实图像进行了仿真，通过对接航天器上的敏感器相机捕获目标航天器特定位置姿态的二维图像。本论文应用了3D Studio Max软件来建模、仿真并且产生图像，3Ds Max是一款制作三维动画、模型和图像的计算机图形软件。同时，本论文还利用杂散光分析计算软件Tracepro仿真分析了交会对接激光雷达的真实图像，并计算了相应的能量。在Tracepro中，建立了目标卫星的模型和光源，并且设置了不同位置的接收面，然后进行了卫星表面的光线追迹，最终得到辐照度图分析卫星表面的杂散光。
杜晓东,高学海,徐文福,梁斌,李成[8]（2014）在《基于双目视觉的空间近距离交会半物理仿真系统》文中指出针对双目视觉引导下的航天器近距离自主交会接近,提出了一种经济有效、合理可行的半物理仿真系统,来验证其中的特征识别、位姿解算、导航制导与控制等关键算法。该系统利用计算机图形学技术建立了航天器交会接近的三维场景,并通过透视投影生成了双目交会相机的模拟图像。采用真实的物理相机对景物模拟器显示的图像进行拍摄,从而将真实的成像过程引入了仿真闭环。通过实验验证了该仿真方法的有效性。
徐培智[9]（2014）在《基于视觉和激光的空间非合作目标相对位姿测量技术研究》文中提出空间非合作航天器间相对导航技术是在轨服务领域亟待解决的重要课题。其中，非合作目标相对位姿测量是实现相对导航的关键。本文研究了基于视觉和激光的空间非合作目标相对位姿测量技术。首先，由于现有的视觉-激光联合标定方法存在着标定过程繁琐、需要特制标定板以及计算复杂等问题，本文提出了一种基于场景普通物体的双目相机-三维激光扫描仪联合标定新方法。即先对物体进行激光扫描和图像采集，并手动提取多个特征点，再利用特征点匹配的方法标定出两传感器之间的外部参数，并实现三维重构。实验结果表明，该方法与基于棋盘格的方法相比标定精度提高了83％，且简化了标定过程，标定时间约为其20％。其次，为获取非合作航天器间相对位姿信息，本文研究了基于立体视觉的非合作目标相对位姿测量方法。该方法不需要在目标航天器上安装用于辅助测量的角反射器或发光标志，也无需预知目标的几何尺寸，而是直接以航天器自身包含的矩形特征作为识别对象，通过提取矩形特征的四个角点坐标获得四组位姿测量结果，并将四组结果的平均值作为其相对于追踪航天器的位姿。计算机仿真与半物理仿真实验结果表明，本文方法在近距离处的姿态角误差保持在1.5°以内，比现有方法的平均精度提高了15%。最后，针对视觉技术容易受到光照条件、特征提取不全以及低对比度等因素的影响，本文提出了基于视觉与激光融合的空间非合作目标相对位姿测量新方案，即有光照时采用基于视觉和激光融合的相对位姿测量算法；无光照时采用基于激光扫描的相对位姿测量算法。同时，本文研究了传感器的选择、系统硬件设计以及系统工作流程等内容，并通过实验验证了本文算法的可行性和精度。本方案结合了视觉和激光各自的优势，获得了准确的相对位姿信息，并且能适应不同的光照条件，为空间非合作目标相对位姿测量提供了一种新的解决方法。
周岳姣,蒋自成,周剑勇[10]（2013）在《货运飞船遥操作交会对接仿真试验系统初步设计与仿真分析》文中进行了进一步梳理以无人货运飞船与空间站交会对接为背景,设计并构建了一套货运飞船遥操作交会对接仿真系统,用于模拟空间站内航天员遥操作货运飞船进行交会对接,重点是各种时延条件下的仿真试验及评估分析。试验结果表明:在所设定的时延范围内,燃料消耗和任务用时受到时延大小的影响,而对接成功率和安全率则不受影响,即在TV图像和测量数据等辅助下,可完成航天员遥操作货运飞船与空间站的交会对接任务。
二、基于OpenGL的交会对接仿真系统（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于OpenGL的交会对接仿真系统（论文提纲范文）
（1）面向星箭对接环的视觉位姿测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 研究目的与意义 |
| 1.2 面向星箭对接环的视觉检测算法综述 |
| 1.2.1 基于优化的椭圆检测算法 |
| 1.2.2 基于霍夫变换的椭圆检测算法 |
| 1.2.3 基于弧段特征的椭圆检测算法 |
| 1.2.4 椭圆检测在星箭对接环检测中的应用 |
| 1.2.5 研究现状简析 |
| 1.3 接近阶段视觉位姿测量算法综述 |
| 1.3.1 基于单目相机的视觉位姿测量算法 |
| 1.3.2 基于双目相机的视觉位姿测量算法 |
| 1.3.3 基于多传感器融合的视觉位姿测量算法 |
| 1.3.4 基于模型的视觉位姿测量算法 |
| 1.3.5 基于空间锥的视觉位姿测量算法 |
| 1.3.6 研究现状简析 |
| 1.4 捕获阶段视觉位姿测量算法综述 |
| 1.4.1 基于圆特征的视觉位姿测量算法 |
| 1.4.2 基于矩形特征的视觉位姿测量算法 |
| 1.4.3 基于三角特征的视觉位姿测量算法 |
| 1.4.4 基于线结构光的视觉位姿测量算法 |
| 1.4.5 基于多相机融合的视觉位姿测量算法 |
| 1.4.6 研究现状简析 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 面向星箭对接环的自适应椭圆检测算法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 环境自适应边缘曲线检测算法 |
| 2.2.1 自适应边缘检测阈值 |
| 2.2.2 局部梯度极大值点 |
| 2.2.3 边缘曲线连接算法 |
| 2.3 基于轨迹方向的分段线性插值算法 |
| 2.3.1 直线长度估计策略 |
| 2.3.2 轨迹方向分布特征 |
| 2.3.3 初始直线长度探究 |
| 2.4 基于弧段重组的椭圆检测算法 |
| 2.4.1 椭圆弧提取 |
| 2.4.2 椭圆弧重组 |
| 2.4.3 椭圆拟合 |
| 2.4.4 椭圆校正 |
| 2.5 实验与分析 |
| 2.5.1 评估体系 |
| 2.5.2 对比实验 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 接近阶段星箭对接环视觉位姿测量算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 接近阶段空间锥视觉测量模型 |
| 3.2.1 空间锥模型 |
| 3.2.2 相机成像模型 |
| 3.3 面向星箭对接环的双目位姿测量 |
| 3.4 面向星箭对接环的单目位姿测量 |
| 3.4.1 半径已知测量算法 |
| 3.4.2 半径未知测量算法 |
| 3.5 基于OPENGL的双目仿真平台设计 |
| 3.5.1 目标卫星模型 |
| 3.5.2 双目仿真平台设计 |
| 3.6 仿真实验与分析 |
| 3.6.1 仿真参数设计 |
| 3.6.2 仿真实验分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 捕获阶段星箭对接环视觉位姿测量算法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 捕获阶段三线结构光视觉测量模型 |
| 4.3 线结构光平面两步标定法 |
| 4.3.1 标定板设计与标定 |
| 4.3.2 三线结构光平面标定 |
| 4.4 星箭对接环近距离视觉测量方案 |
| 4.4.1 参考坐标点的视觉测量 |
| 4.4.2 对接环视觉位姿测量 |
| 4.5 星箭对接环视觉测量误差分析 |
| 4.6 仿真实验与分析 |
| 4.6.1 仿真参数设计 |
| 4.6.2 仿真实验分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 星箭对接环视觉位姿测量实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 面向星箭对接环的自适应椭圆检测实验 |
| 5.2.1 环境自适应边缘曲线检测实验 |
| 5.2.2 基于轨迹方向的分段线性插值实验 |
| 5.2.3 基于弧段重组的椭圆检测实验 |
| 5.3 接近阶段星箭对接环视觉位姿测量实验 |
| 5.3.1 面向星箭对接环的双目视觉位姿测量实验 |
| 5.3.2 面向星箭对接环的单目视觉位姿测量实验 |
| 5.4 捕获阶段星箭对接环视觉位姿测量实验 |
| 5.4.1 实验系统组成 |
| 5.4.2 近距离视觉位姿测量实验 |
| 5.5 实验与分析 |
| 5.5.1 基于卡尔曼滤波的数据去噪 |
| 5.5.2 基于灰色模型的异常数据处理 |
| 5.5.3 数据处理实验与分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录1 双目仿真平台系统设计 |
| 附1.1 仿真平台的系统函数 |
| 附1.2 虚拟相机参数设置 |
| 附1.3 光照材质设置 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）追踪器空间操作视觉检测与安全性预报（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.2.1 课题研究背景 |
| 1.2.2 课题研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 空间交会对接测控技术研究现状 |
| 1.3.2 视觉测量方法研究现状 |
| 1.3.3 深度学习视觉测量方法研究现状 |
| 1.4 本文主要内容及研究方案 |
| 1.5 本文结构安排 |
| 第2章 近距离对接图像仿真样本生成 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 打靶数据概述 |
| 2.3 图像软件仿真 |
| 2.4 3D打印模型仿真 |
| 2.5 九自由度转台半物理仿真 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于特征检测的位姿计算和安全性评估 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 特征检测方法研究 |
| 3.2.1 ORB特征 |
| 3.2.2 单应性矩阵 |
| 3.2.3 特征检测方法流程 |
| 3.2.4 特征检测方法性能测试 |
| 3.3 特征点跟踪 |
| 3.3.1 Lucas-Kanade光流法 |
| 3.3.2 光流改进算法 |
| 3.3.3 跟踪算法性能测试 |
| 3.4 基于特征点的位姿计算 |
| 3.4.1 EPnP算法 |
| 3.4.2 正交迭代算法 |
| 3.4.3 本文组合算法流程及性能测试 |
| 3.5 位姿计算方法性能测试 |
| 3.6 基于高斯模型的安全性评估 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 基于深度学习的视觉检测与安全性预报 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 深度神经网络位姿估计方法 |
| 4.2.1 网络结构 |
| 4.2.2 损失函数 |
| 4.2.3 位姿估计网络性能测试 |
| 4.3 交会对接安全性预报方法 |
| 4.3.1 交会对接位姿预测网络 |
| 4.3.2 交会对接安全性评估网络 |
| 4.3.3 位姿预测和安全性评估网络性能测试 |
| 4.4 端到端的交会对接安全性预报方法 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 交会对接过程监控与反演系统 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 监控与反演系统功能结构说明 |
| 5.3 监控与反演系统实现 |
| 5.3.1 系统界面布局 |
| 5.3.2 多进程加速 |
| 5.3.3 界面卡死与QT多线程 |
| 5.3.4 反演三维动画 |
| 5.3.5 三视图显示模块 |
| 5.3.6 人工干预模块 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）无人机着舰回收机载视觉导引测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 合作标志布置与检测 |
| 1.2.2 基于模型的单目三维物体位姿估计 |
| 1.3 本文主要内容和章节安排 |
| 第二章 基于时间编码的合作标志检测方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于时间编码的合作标志检测方案 |
| 2.3 合作标志检测方法 |
| 2.3.1 相机运动补偿 |
| 2.3.2 浮动阈值策略 |
| 2.3.3 几何约束条件 |
| 2.3.4 在序列图像中跟踪合作标志 |
| 2.3.5 提取首弱帧 |
| 2.4 实验结果及分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于点特征的单目刚体位姿估计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述 |
| 3.2.1 绝对定向问题 |
| 3.2.2 N点透视问题 |
| 3.2.3 像方残差与物方残差 |
| 3.3 求解方法分析 |
| 3.3.1 非迭代式位姿估计算法 |
| 3.3.2 迭代式位姿估计算法 |
| 3.4 基于李群的迭代重加权位姿估计算法 |
| 3.4.1 李群与李代数基础 |
| 3.4.2 算法原理与实现 |
| 3.5 实验结果及分析 |
| 3.5.1 噪声、参考点数目对算法精度的影响 |
| 3.5.2 误匹配率对算法精度的影响 |
| 3.5.3 算法计算效率分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于2D-3D匹配的单目刚体位姿估计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 OpenCV与 OpenGL相机模型 |
| 4.2.1 OpenCV成像模型 |
| 4.2.2 OpenGL成像模型 |
| 4.2.3 OpenGL与 OpenCV相机参数关系 |
| 4.3 算法基本原理与框架 |
| 4.4 三维二维对应关系的建立 |
| 4.4.1 二维轮廓点对应关系 |
| 4.4.2 二维图像轮廓点与三维模型同名点对应关系 |
| 4.5 实验结果与分析 |
| 4.5.1 收敛速度 |
| 4.5.2 视角变化影响 |
| 4.5.3 噪声鲁棒性 |
| 4.5.4 序列图像位姿跟踪 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（4）自主交会中非合作航天器及其柔索结构视觉测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的背景及研究的意义 |
| 1.2 远场中基于天基观测图像的轨道确定方法研究现状 |
| 1.3 近场中非合作航天器相对姿态确定方法研究现状 |
| 1.4 航天器柔索结构运动测量方法研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 空间目标天基观测图像仿真方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空间目标运动的参考坐标系与坐标系变换关系 |
| 2.2.1 空间目标运动的参考坐标系 |
| 2.2.2 空间目标运动的坐标系变换关系 |
| 2.3 空间目标动力学模型 |
| 2.3.1 空间目标轨道动力学模型 |
| 2.3.2 空间目标姿态运动学与动力学模型 |
| 2.3.3 基于绝对节点坐标法的柔索动力学模型 |
| 2.4 天基光学观测可见条件 |
| 2.5 空间目标图像合成方法 |
| 2.5.1 虚拟相机成像模型 |
| 2.5.2 OpenGL图形渲染流程 |
| 2.5.3 空间目标仿真图像生成 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于天基观测图像的空间目标轨道确定方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 恒星跟踪模式下条纹状空间目标图像提取 |
| 3.2.1 适用于空间目标条纹分割的最大类间方差改进法 |
| 3.2.2 基于形态学的空间目标条纹端点提取方法 |
| 3.2.3 仿真实验结果与误差分析 |
| 3.3 极短弧观测数据下的空间目标初轨确定 |
| 3.3.1 空间目标观测方向向量坐标系转换 |
| 3.3.2 基于遗传算法的空间目标初始轨道参数优化求解模型 |
| 3.3.3 仿真实验结果与分析 |
| 3.4 基于容积卡尔曼滤波的空间目标轨道改进 |
| 3.4.1 空间目标轨道改进基本方程的建立 |
| 3.4.2 容积卡尔曼滤波算法 |
| 3.4.3 仿真实验结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 利用目标航天器特征结构的相对姿态确定方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 目标航天器特征结构图像提取 |
| 4.2.1 基于弱梯度消除法的ROI提取 |
| 4.2.2 星箭对接环的特征提取 |
| 4.2.3 太阳帆板的特征提取 |
| 4.3 利用双特征结构的相对姿态确定方法 |
| 4.3.1 坐标系定义与特征结构的姿态描述 |
| 4.3.2 基于投影同心圆代数约束的定姿原理 |
| 4.3.3 基于平行线消失点定姿原理 |
| 4.4 利用双特征结构的相对姿态确定算法仿真实验 |
| 4.4.1 利用星箭对接环结构的定姿误差分析 |
| 4.4.2 利用太阳帆板结构的定姿误差分析 |
| 4.4.3 利用双特征结构对失效航天器定姿的误差分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 航天器柔索结构运动状态的视觉测量方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 非均匀运动的航天器柔索结构图像提取 |
| 5.2.1 低速运动的柔索中心线图像提取 |
| 5.2.2 基于运动模糊分割算法的高速运动柔索图像提取 |
| 5.3 基于物质点跟踪的柔索运动状态测量方法 |
| 5.3.1 基于单目视觉的柔索空间位置测量 |
| 5.3.2 视觉物质点跟踪算法 |
| 5.4 航天器柔索结构运动状态测量仿真实验 |
| 5.4.1 非均匀运动的柔索图像提取误差分析 |
| 5.4.2 视觉物质点跟踪算法误差分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 航天器及其柔索结构视觉测量实验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 利用航天器特征结构的相对姿态确定实验 |
| 6.2.1 实验平台 |
| 6.2.2 不同观测距离下的相对定姿实验 |
| 6.2.3 不同光照情况下的相对定姿实验 |
| 6.3 航天器柔索结构运动状态的视觉测量实验 |
| 6.3.1 实验平台及视觉测量系统误差 |
| 6.3.2 柔索目标的图像提取误差 |
| 6.3.3 柔索空间位形对比分析 |
| 6.3.4 物质点跟踪算法与动力学模型对比 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 空间目标在轨分布特性 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）实时数据驱动的交会对接仿真平台设计与实现（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 交会对接仿真系统设计 |
| 2 交会对接仿真平台设计 |
| 2.1 仿真平台架构设计 |
| 2.2 交会对接三维显示设计及实现 |
| 2.2.1 交会对接三维显示设计 |
| 2.2.2 交会对接三维显示实现 |
| 2.3 星下点轨迹展示设计及实现 |
| 2.3.1 星下点轨迹展示设计 |
| 2.3.2 星下点轨迹展示实现 |
| 3 仿真平台应用 |
| 4 结束语 |
（6）航天器交会对接中的若干遥操作关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 交会对接技术国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外交会对接技术研究现状 |
| 1.2.2 国内交会对接技术研究现状 |
| 1.3 遥操作交会对接控制技术的研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容以及结构安排 |
| 第二章 航天器动力学模型建立 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 坐标系选取 |
| 2.3 目标飞行器和追踪器的动力学模型建立 |
| 2.3.1 T-H方程 |
| 2.3.2 C-W方程 |
| 2.4 建模误差分析 |
| 2.4.1 线性化误差 |
| 2.4.2 摄动误差 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 航天器预测显示技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 预测仿真模型 |
| 3.3 预测仿真校正模型 |
| 3.3.1 测量数据的滤波处理 |
| 3.3.2 基于反馈数据的预测模型修正 |
| 3.4 预测显示的软件仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 航天器共享控制技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 共享控制模型 |
| 4.3 基于输入-输出的模型参考自适应控制器设计 |
| 4.4 基于模糊逻辑的权值分配系统 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 遥操作交会对接任务仿真系统 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 遥操作交会对接软件仿真系统的设计 |
| 5.2.1 需求分析 |
| 5.2.2 系统组成分析 |
| 5.2.3 单次实验操作流程 |
| 5.2.4 交会对接软件仿真系统演示 |
| 5.3 交会对接仿真实验 |
| 5.3.1 实验初始条件设置 |
| 5.3.2 不同实验工况下对追踪器的过度操作情况分析 |
| 5.3.3 远端追踪器的预期加速度与实际加速度存在偏差对预测显示技术的影响 |
| 5.3.4 不同实验工况下交会对接任务的完成情况分析 |
| 5.4 本章小节 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要研究工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（7）空间交会对接中目标航天器位姿图像处理及杂散光技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究概况 |
| 1.2.1 交会对接技术的发展 |
| 1.2.2 交会对接中的敏感器技术 |
| 1.2.3 对接机构的发展 |
| 1.2.4 交会对接的验证和仿真技术 |
| 1.2.5 视觉测量动态标校设备 |
| 1.2.6 测量系统的发展 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 仿真实验方案的设计 |
| 2.2.1 数字仿真 |
| 2.2.2 半物理仿真 |
| 2.3 空间杂光的影响 |
| 2.3.1 杂散辐射概述 |
| 2.3.2 杂散辐射的基础理论 |
| 2.3.3 杂散光水平评价方法 |
| 2.3.4 红外观测系统的内杂散辐射 |
| 2.4 软件支持 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 卫星的建模仿真 |
| 3.1 3DMAX 中卫星建模 |
| 3.2 建立卫星轨道模型 |
| 3.3 建立太阳模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 二维图像获取及处理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 原理方法 |
| 4.3 不同位姿卫星图像 |
| 4.4 交会对接地球反照成像建模及逼近段合成图像模拟 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 激光雷达接收面能量检测 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 原理方法 |
| 5.3 光线追迹结果 |
| 5.3.1 激光雷达与目标卫星相距 50m 处 |
| 5.3.2 激光雷达与目标卫星相距 20km 处 |
| 5.3.3 激光雷达与目标卫星相距 2km 处 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
（8）基于双目视觉的空间近距离交会半物理仿真系统（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 半物理仿真系统组成与实现 |
| 2.1 在轨服务任务场景 |
| 2.2 半物理仿真系统的硬件组成 |
| 2.3 半物理仿真系统的工作流程 |
| 2.4 航天器近距离交会场景的模拟 |
| 3 系统原理 |
| 3.1 透视投影模型 |
| 3.2 扩展投影模型 |
| 4 投影模型的标定 |
| 5 仿真实验 |
| 5.1 扩展投影矩阵标定 |
| 5.2 近距离交会接近仿真 |
| 6 与其他仿真系统的比较 |
| 7 结论 |
（9）基于视觉和激光的空间非合作目标相对位姿测量技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外在轨服务技术研究进展 |
| 1.3 非合作目标相对位姿测量研究现状 |
| 1.4 存在问题 |
| 1.5 本文主要内容及创新点 |
| 1.6 章节安排 |
| 第二章 视觉和激光测量理论基础 |
| 2.1 坐标系定义及转换 |
| 2.1.1 坐标系定义 |
| 2.1.2 坐标系之间的转换 |
| 2.2 双目立体视觉模型 |
| 2.2.1 汇聚式双目立体视觉模型 |
| 2.2.2 平行式双目立体视觉模型 |
| 2.3 激光扫描仪 |
| 2.3.1 二维激光扫描仪的工作原理 |
| 2.3.2 三维激光扫描模型的构建 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 双目相机和三维激光扫描仪联合标定新方法 |
| 3.1 视觉-激光联合标定研究现状 |
| 3.2 联合标定模型的建立 |
| 3.3 双目相机-三维激光扫描仪联合标定算法 |
| 3.3.1 具体算法实现 |
| 3.3.2 特征点匹配算法 |
| 3.4 联合标定实验结果与分析 |
| 3.4.1 计算机仿真研究 |
| 3.4.2 联合标定实验研究 |
| 3.4.3 对比实验研究 |
| 3.5 三维重构方法研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于视觉的非合作目标相对位姿测量方法 |
| 4.1 基于单目相机的方位角测量原理 |
| 4.2 基于立体视觉的相对位姿测量算法 |
| 4.2.1 基于立体视觉的非合作目标相对位姿测量算法流程 |
| 4.2.2 图像预处理 |
| 4.2.3 基于四特征点的相对位姿计算方法 |
| 4.3 计算机仿真研究 |
| 4.3.1 OpenGL 仿真原理 |
| 4.3.2 仿真系统设计 |
| 4.3.3 位姿测量仿真结果 |
| 4.3.4 交会对接过程仿真结果 |
| 4.4 半物理仿真实验研究 |
| 4.4.1 半物理仿真平台构建 |
| 4.4.2 实验结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于视觉和激光融合的相对位姿测量方案 |
| 5.1 空间非合作目标相对位姿测量总体方案 |
| 5.1.1 总体方案设计 |
| 5.1.2 系统硬件设计 |
| 5.1.3 系统工作流程 |
| 5.2 空间非合作目标相对位姿测量算法 |
| 5.2.1 基于激光扫描的位姿测量算法 |
| 5.2.2 基于视觉和激光融合的位姿测量算法 |
| 5.3 位姿测量实验结果与分析 |
| 5.3.1 基于激光扫描的位姿测量实验 |
| 5.3.2 基于视觉和激光融合的位姿测量实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结及展望 |
| 6.1 本文的主要工作 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在校期间的研究成果及发表的学术论文 |
（10）货运飞船遥操作交会对接仿真试验系统初步设计与仿真分析（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 遥操作交会对接原理 |
| 3 仿真系统设计 |
| 3.1 系统总体设计 |
| 3.2 试验支持子系统设计 |
| 3.3 摄像机模拟显示子系统设计 |
| 3.4 综合仿真子系统设计 |
| 4 仿真试验及结果分析 |
| 4.1 仿真试验设计 |
| 4.1.1 试验初始条件 |
| 4.1.2 试验指标 |
| 4.1.3 试验工况 |
| 4.2 试验结果分析 |
| 5 结束语 |
四、基于OpenGL的交会对接仿真系统（论文参考文献）
- [1]面向星箭对接环的视觉位姿测量方法研究[D]. 刘阳. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [2]追踪器空间操作视觉检测与安全性预报[D]. 于志睿. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [3]无人机着舰回收机载视觉导引测量方法研究[D]. 王梓. 国防科技大学, 2018(01)
- [4]自主交会中非合作航天器及其柔索结构视觉测量方法研究[D]. 鄂薇. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [5]实时数据驱动的交会对接仿真平台设计与实现[J]. 许宗飞,潘顺良. 计算机测量与控制, 2016(11)
- [6]航天器交会对接中的若干遥操作关键技术研究[D]. 王冠吉. 北京邮电大学, 2016(04)
- [7]空间交会对接中目标航天器位姿图像处理及杂散光技术研究[D]. 贺瑞聪. 北京理工大学, 2015(07)
- [8]基于双目视觉的空间近距离交会半物理仿真系统[J]. 杜晓东,高学海,徐文福,梁斌,李成. 仪器仪表学报, 2014(06)
- [9]基于视觉和激光的空间非合作目标相对位姿测量技术研究[D]. 徐培智. 南京航空航天大学, 2014(01)
- [10]货运飞船遥操作交会对接仿真试验系统初步设计与仿真分析[J]. 周岳姣,蒋自成,周剑勇. 载人航天, 2013(04)